TY - JOUR A1 - Franken, Tim A1 - Netzer, Corinna A1 - Mauss, Fabian A1 - Pasternak, Michal A1 - Seidel, Lars A1 - Borg, Anders A1 - Lehtiniemi, Harry A1 - Matrisciano, Andrea A1 - Kulzer, Andre Casal T1 - Multi-objective optimization of water injection in spark-ignition engines using the stochastic reactor model with tabulated chemistry N2 - Water injection is investigated for turbocharged spark-ignition engines to reduce knock probability and enable higher engine efficiency. The novel approach of this work is the development of a simulation-based optimization process combining the advantages of detailed chemistry, the stochastic reactor model and genetic optimization to assess water injection. The fast running quasi-dimensional stochastic reactor model with tabulated chemistry accounts for water effects on laminar flame speed and combustion chemistry. The stochastic reactor model is coupled with the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm to find an optimum set of operating conditions for high engine efficiency. Subsequently, the feasibility of the simulation-based optimization process is tested for a three-dimensional computational fluid dynamic numerical test case. The newly proposed optimization method predicts a trade-off between fuel efficiency and low knock probability, which highlights the present target conflict for spark-ignition engine development. Overall, the optimization shows that water injection is beneficial to decrease fuel consumption and knock probability at the same time. The application of the fast running quasi-dimensional stochastic reactor model allows to run large optimization problems with low computational costs. The incorporation with the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm shows a well-performing multi-objective optimization and an optimized set of engine operating parameters with water injection and high compression ratio is found. KW - Ottomotor KW - Water injection KW - Genetic optimization KW - Spark-ignition engine KW - Stochastic reactor model KW - Detailed chemistry KW - Wassereinspritzung KW - Prozessoptimierung KW - Stochastisches Modell Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1177/1468087419857602 SN - 1468-0874 SN - 2041-3149 PB - SAGE Publications CY - London, England ER - TY - THES A1 - Frimpong, Bernard Fosu T1 - Analysis of the relationship between spatial urban expansion and temperature utilising remote sensing and GIS techniques in the Accra and Kumasi Metropolises in Ghana T1 - Analyse des Zusammenhangs zwischen räumlicher, urbaner Ausdehnung und der Temperatur mit Hilfe von Fernerkundungs- und GIS-Techniken in den Metropolen Accra und Kumasi in Ghana N2 - Accra and Kumasi are the two major cities in Ghana. Spatial urban expansion has been experienced in transforming different non-urban Land Use Land Cover (LULC) types into urban/built-up areas with a potential direct relationship to temperature rise in the cities. Thus, this dissertation aims to establish the relationship between urban spatial expansion and temperature in Accra and Kumasi metropolis. Multi-source datasets such as remote sensing images, different GIS vector layers, reference maps and historical temperature datasets were used for this retrospective study. This research was grouped under three components: environmental science, environmental technology, as well as environmental management and planning. From the environmental science component, LULC maps were produced for different years to assess the trend of temporal change in the various LULC classes in the two metropolises. Remote sensing indices and land surface temperature were retrieved from the remote sensing images to determine their correlations. Temperature time series was analysed by calculating temperature indices and determining temporal trends to reveal changes in air temperature to detect urban warming and its impacts. From the environmental technology, the novel random forest algorithm was utilised to classify the satellite images of both cities since previous works have utilised other traditional classifiers. The satellite imageries were used for point-based estimation of temperature to determine Urban Heat Islands (UHIs) hotspots. For environmental management and planning, spatial urban expansion techniques were utilised to ascertain trends in urban/built-up areas, especially in both cities' sub-metropolitan zones. For prescient purposes, future LULC modelling was implemented to provide insights into the proportions of the various LULC changes in 2025. The analysis identified two salient findings: increased urban/built-up areas at the expense of agricultural and forestlands throughout the study period and the positive correlation between spatial urban expansion and temperature. This indicated warming up of urban temperature in both cities. The major findings in this dissertation provided evidence of how integrated datasets and research techniques can be utilised for LULC changes to determine the relationship between spatial urban expansion and temperature at local scales. Institutions such as metropolitan assemblies and policymakers may adopt the concepts demonstrated in this work to rapidly assess urban environments and investigate the relationship between spatial urban expansion and temperature. N2 - Accra und Kumasi sind die beiden größten Städte in Ghana. Die räumliche Ausbreitung des urbanen Siedlungsgebiets der Städte durch die Transformation von Flächen mit nicht-urbanen Landnutzungs-/Landbedeckungsarten in urbane, bebaute Flächen hat einen möglichen direkten Zusammenhang zu der Temperaturerhöhung in beiden Städten. Diese Dissertation zielt deshalb auf die Ermittlung dieser Beziehung zwischen der urbanen Expansion und den Temperaturen in den städtischen Großräumen Accra and Kumasi. Für diese retrospektive Studie wurden umfangreiche Datensätze aus verschiedenen Quellen wie Fernerkundungsbilder, GIS-Vektordatensätze, Referenzkarten und historische Temperaturmessungen verwendet. Die Forschungsarbeit berücksichtigt drei Aspekte, die die Arbeit in drei Komponenten strukturiert: umweltrelevante wissenschaftliche, technologische und verwaltungs-/-planerische Komponenten. In der umweltwissenschaftlichen Komponente wurden Landnutzungs-/Landbedeckungs- (land use / land cover LULC) Karten für verschiedene Jahre für beide Städte erstellt, um den zeitlichen Veränderungstrend zu beurteilen. Fernerkundungsindices und Landoberflächentemperaturen wurden aus Satellitenbildern ermittelt, um ihren Zusammenhang zu bestimmen. Aus Temperaturzeitreihen wurden relevante Kennwerte und zeitliche Trends zum Aufzeigen der Temperaturveränderungen und Nachweis der Stadterwärmung ermittelt. Als technologische, neuartige Forschungskomponente wurde das Random-Forest-Verfahren genutzt, um die Satellitenbilder beider Städte zu klassifizieren. Dies erfolgte in bisherigen Arbeiten bisher nur mit traditionellen Klassifizierungsverfahren. Die Satellitenbilder wurden für die punktuellen Abschätzung von Temperaturen zur Bestimmung von städtischen Wärmeinseln (Urban Heat Islands UHI) ausgewertet. Für die Umweltmanagement- / Umweltplanungskomponente wurden Techniken zur Beschreibung der urbanen Expansion genutzt, um Trends in der bebauten Fläche in den verschiedenen Stadtbezirken zu ermitteln und daraus mögliche LULC Veränderungen bis zum Jahr 2025 zu modellieren. Die Auswertung ergab zwei wesentliche Erkenntnisse: die Zunahme der bebautes/urbanes Flächen zu Lasten von landwirtschaftlichen oder mit Wald bedeckten Flächen und eine positive Korrelation zwischen der Ausweitung der urbanen Flächen und der Temperatur. Letzteres indiziert das Ansteigen der Temperaturen in beiden Städten und damit eine weitere Erwärmung der Städte. Eine wesentliche Erkenntnis der Dissertation ist die Eignung der verwendeten Datensätze und eingesetzte Techniken für die Ermittlung der LULC Veränderungen zur Abschätzung des Zusammenhangs zwischen urbaner Expansion und Anstieg von Temperatoren auf lokaler Skala. Institutionen wie Stadtverwaltungen und -vertretungen und politische Entscheidungsträger können die in dieser Arbeit entwickelten Konzepte anpassen und nutzen, um die urbanen Veränderungen und den Zusammenhang zwischen urbaner Expansion und urbaner Erwärmung zu untersuchen. KW - Spatial urban expansion KW - Temperature KW - Land Use Land Cover KW - Remote sensing KW - GIS KW - Urbane Expansion KW - Temperatur KW - Landnutzung KW - Landbedeckung KW - Fernerkundung KW - Ghana KW - Landnutzung KW - Großstadt KW - Temperatur KW - Fernerkundung KW - Geoinformationssystem Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-60730 ER - TY - JOUR A1 - Frimpong, Bernard Fosu A1 - Koranteng, Addo A1 - Opoku, Fosu Senior T1 - Analysis of urban expansion and its impact on temperature utilising remote sensing and GIS techniques in the Accra metropolis in Ghana (1986–2022) T1 - Analyse der Stadterweiterung und ihrer Auswirkungen auf die Temperatur mit Hilfe von Fernerkundung und GIS-Techniken in der Metropole Accra in Ghana (1986-2022) N2 - The Accra Metropolis of Ghana has experienced rapid urban expansion over the past decades. Agricultural and forest-lands have been transformed into urban/built-up areas. This study analysed urban expansion and its relationship with the temperature of Accra from 1986 to 2022. Multi-source datasets such as remote sensing (RS) and other ancillary data were utilised. Land use land cover (LULC) maps were produced employing the random forests classifier. Land surface temperature (LST) and selected d(RS) Indices were extracted. Regression techniques assessed the interplay between LST and remote sensing indices. The LULC maps revealed increasing trends in the urban/built-up areas at the expense of the other LULC types. The analysis from the LST and the RS indices revealed a direct relationship between temperature and urban/built-up areas and an inverse relationship between temperature and vegetation. Thus, spatial urban expansion has modified the urban temperature of Accra. The integrated utilisation of RS and GIS demonstrated to be an efficient approach for analysing and monitoring urban expansion and its relationship with temperature. N2 - Die Metropole Accra in Ghana hat in den letzten Jahrzehnten eine rasante Ausdehnung des Stadtgebietes erlebt. Landwirtschaftliche Flächen und Waldgebiete wurden in städtische/bebaute Gebiete umgewandelt. Diese Studie untersuchte die städtische Expansion und ihre Beziehung zur Temperatur in Accra von 1986 bis 2022. Es wurden Daten aus mehreren Quellen wie Fernerkundung (Remote Sensing, RS) und andere Zusatzdaten verwendet. Landnutzungs- und Landbedeckungskarten (Land Use Land Cover, LULC) wurden mit Hilfe des Random-Forest-Klassifikators erstellt. Landoberflächentemperatur (Land Surface Temperature, LST) und ausgewählte d(RS)-Indizes wurden extrahiert. Mit Regressionstechniken wurde das Zusammenspiel zwischen LST und Fernerkundungsindizes untersucht. Die LULC-Karten zeigten zunehmende Trends in den städtischen/bebauten Gebieten auf Kosten der anderen LULC-Typen. Die Analyse der LST- und RS-Indizes ergab eine direkte Beziehung zwischen Temperatur und städtischen/bebauten Gebieten und eine umgekehrte Beziehung zwischen Temperatur und Vegetation. Somit hat die räumliche Ausdehnung der Städte die städtische Temperatur in Accra verändert. Die integrierte Nutzung von RS und GIS erwies sich als effizienter Ansatz für die Analyse und Überwachung der städtischen Expansion und ihrer Beziehung zur Temperatur. KW - Urban expansion KW - Change detection KW - Land use land cover KW - Regression KW - Remote sensing KW - Städtische Expansion KW - Erkennung von Veränderungen KW - Landnutzung Landbedeckung KW - Temperatur KW - Fernerkundung KW - Accra KW - Stadt KW - Expansion KW - Landnutzung KW - Temperatur KW - Fernerkundung Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1007/s42452-023-05439-z ER - TY - JOUR A1 - Frimpong, Bernard Fosu A1 - Molkenthin, Frank A1 - Koranteng, Addo T1 - Analysis of temperature variability utilising Mann–Kendall and Sen’s slope estimator tests in the Accra and Kumasi metropolises in Ghana T1 - Untersuchung der Temperaturvarabilität mit Mann–Kendall-Trendtest und Sen-Slope Schätzer in den Städten Accra und Kumasi in Ghana N2 - Temperature variability may have direct and indirect impacts on the environments of the Accra and Kumasi Metropolises in Ghana. This study analysed temperature and trends in temperature in both cities using in-situ measurements from one meteorological station in both cities from 1986 to 2015. The temperature indices were computed using the RClimdex package from the Expert Team on Climate Change Detection Monitoring Indices (ETCCDMI). The temperature time series was pre-whitened before the Mann–Kendall trend and Sen’s slope estimator analysis were applied. Initial analysis revealed minimal variation in temperature in both cities. The results from the analysed temperature indices revealed an increase in warm days and a general rise in the minimum temperature compared to maximum temperatures. Mann Kendall and Sen’s slope revealed significant trends in the annual and seasonal (dry and wet seasons) in minimum temperature in both cities. These might lead to an increased rate of heat-stressed diseases and an overall rise in urban warming in both cities. The analysis of temperature, indices and trends provided comprehensive insights into the temperature of Accra and Kumasi. The results highlight the essence of evaluating temperature indices and trends in light of Climate Change concerns. It is recommended that urban green and blue spaces should be incorporated into land use plans as these policy directions can aid regulate the temperature in both cities. N2 - Temperaturschwankungen können direkte und indirekte Auswirkungen auf die Umwelt in den Metropolen Accra und Kumasi in Ghana haben. In dieser Studie wurden die Temperatur und die Temperaturtrends in beiden Städten anhand von Messungen jeweils einer meteorologischen Station in beiden Städten von 1986 bis 2015 analysiert. Die Temperaturindizes wurden mit dem RClimdex-Paket des Expert Team on Climate Change Detection Monitoring Indices (ETCCDMI) berechnet. Die gemessenen Temperaturzeitreihen wurde für die Analyse mit Mann-Kendall-Trend und Sen-Slope Schätzer auf- und vorbereitet. Eine erste Analyse ergab minimale Temperaturschwankungen in beiden Städten. Die Ergebnisse der analysierten Temperaturindizes zeigten eine Zunahme der warmen Tage und einen allgemeinen Anstieg der Minimaltemperatur im Vergleich zu den Maximaltemperaturen. Beide Methoden zeigten signifikante Trends im jährlichen und saisonalen (Trocken- und Regenzeit) Verlauf der Mindesttemperatur in beiden Städten. Diese Trends könnten zu einer Erhöhung von hitzebedingten gesundheitlichen Problemen und einer allgemeinen Erwärmung in beiden Städten führen. Die Analyse von Temperaturen, Indizes und Trends führte zu einem erweiterten Verständnis der Temperaturverläufe in Accra und Kumasi. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Bewertung von Temperaturindizes und -trends im Hinblick auf den Klimawandel. Es wird empfohlen, städtische Grün- und Wasserflächen in die Flächennutzungspläne mit aufzunehmen, damit diese strategischen Planungs- und Regelwerke genutzt werden können, die die Temperatur in beiden Städten positiv beeinflussen zu können. KW - Temperature variability KW - Mann-Kendall test KW - Sen's slope estimator KW - Accra KW - Kumasi KW - Temperaturvarabilität KW - Sen-Slope Schätzer KW - Accra KW - Kumasi KW - Temperatur KW - Schwankung Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1186/s40068-022-00269-1 ER - TY - THES A1 - Frischke, Sören T1 - Simulationsbasierte Entscheidungsunterstützung bei der Gestaltung flexibler Produktionsbereiche auf taktischer Ebene T1 - Simulation based decision support for the middle management for the support of the organization of flexible shop-floors N2 - Mit hoher Geschwindigkeit wechselnde qualitative und quantitative Marktanforderungen erfordern von Unternehmen geeignete Reaktionen. Die Umweltdynamik findet einerseits Eingang in die strategische Planung und führt andererseits im Ausführungssystem zu ungeplanter Turbulenz. Die taktische Ebene steht vor der Aufgabe, interne und externe Flexibilitätsanforderungen und die Flexibilitätspotentiale des Produktionsbereiches aufeinander abzustimmen. In der vorliegenden Arbeit wird ein in sich geschlossener Flexibilitätsmanagementzyklus entwickelt. Durch die Erstellung hybrider Simulationsmodelle wird es möglich, das Ausführungssystem mit diskreten Systembestandteilen detailliert abzubilden ohne auf die Beschreibung selbständigen Anpassungsverhaltens der Akteure durch Ausnutzung gegebener Handlungsspielräume in kontinuierlichen Modellbestandteilen verzichten zu müssen. Das Flexibilitätspotential des Produktionssystems wird auf diese Weise sichtbar und kann analysiert werden. N2 - Qualitative and quantitative market requirements changing with high speed and require fast reactions provided by enterprises. The environmental dynamics influence the strategic planning on the one hand and dynamic produce unplanned turbulence in the shop floor on the other. Middle management has to coordinate internal and external flexibility requirements and the flexibility potentials of the shop-floor. The available work developed a flexibility management cycle. With hybrid simulation models it is possible to illustrate the shop-floor in discrete system components on the one hand and to describe human adaptive behavior in continuous model components on the other. The effects of internal and external dynamics on the system performance are structured modelled and analyzed by changes of parameters on the basis of the identified flexibility problems. KW - Flexible Fertigung KW - Produktionsplanung KW - Simulation KW - Strategische Planung KW - Simulationsmodelle KW - Flexible shop-floors KW - Strategic planning KW - Simulation KW - Production Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-92 ER - TY - THES A1 - Fröhlich, Robby T1 - Zur allgemeingültigen Festlegung der sicherheitstechnischen Betriebsgrenzen von Alkoxilierungsreaktoren N2 - Alkoxilierungsreaktionen enthalten u.a. aufgrund der hohen Reaktionsenthalpie und der Stoffeigenschaften ein hohes Gefährdungspotential. Die Absicherung der Reaktoren hinsichtlich durchgehender Reaktionen kann durch konstruktive Maßnahmen sowie prozesstechnische Vorkehrungen erfolgen. Die Begrenzung der Konzentration des Epoxids als alternatives Schutzkonzept gewinnt zunehmend an Bedeutung, wobei selbst ein spontanes Durchgehen der Reaktion nicht zu einer Gefährdung führt. Diese Arbeit ist primär auf die Anwendung der zuletzt angeführten Methode ausgerichtet. Ein experimenteller Ansatzes findet seine Grenzen in der Vielzahl der zu untersuchenden Stoffsystemkombinationen. Der in dieser Arbeit zugrunde gelegte theoretische Ansatz zielt demgegenüber auf eine durchgängige und allgemeingültige Vorausberechnung der sicherheitstechnischen Betriebsgrenzen von Alkoxilierungsreaktoren unter Berücksichtigung der Design- und Betriebsparameter. N2 - Alkoxylationreactions contain a high hazard potential due to the high reaction enthalpy and the material properties. The security of the reactors regarding runaway reactions can take place via constructional measures as well as process-technical precautions. The limitation of the concentration of the epoxy is getting more and more important as a alternative protection concept, so that even spontaneous runaway of the reaction does not lead to an serious danger situation. This work is primarily aligned to the application of the last named method. Experimental approach has his borders in the multiplicity of the material system combinations which have to be examined. The theoretical approach put in this work aims in contrast to this at a continuously and generally predetermination of the safety-relevant operation limits of Alkoxylationreactions with consideration of the Design and operating parameters. KW - Alkoxylierung KW - Exotherme Reaktion KW - Chemischer Reaktor KW - Betriebssicherheit KW - Prozessmodell KW - Sicherheitsgrenze von Reaktoren KW - Alkoxilierungsreaktion KW - Ethylenoxid KW - Propylenoxid KW - Fettstoff Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000356 ER - TY - RPRT A1 - Fügenschuh, Armin A1 - Müllenstedt, Daniel A1 - Schmidt, Johannes ED - Fügenschuh, Armin T1 - Mission planning for unmanned aerial vehicles N2 - We formulate the mission planning problem for a meet of unmanned aerial vehicles (UAVs) as a mixed-integer nonlinear programming problem (MINLP). The problem asks for a selection of targets from a list to the UAVs, and trajectories that visit the chosen targets. To be feasible, a trajectory must pass each target at a desired maximal distance and within a certain time window, obstacles or regions of high risk must be avoided, and the fuel limitations must be obeyed. An optimal trajectory maximizes the sum of values of all targets that can be visited, and as a secondary goal, conducts the mission in the shortest possible time. In order to obtain numerical solutions to this model, we approximate the MINLP by a mixed-integer linear program (MILP), and apply a state-of-the-art solver (GUROBI) to the latter on a set of test instances. N2 - Das Missionsplanungsproblem für eine Flotte unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs) formulieren wir als nichtlineares gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem (MINLP). Das Problem erfordert eine Auswahl von Zielen aus einer Liste von gegebenen UAVs und deren Flugbahnen, welche die ausgewählten Ziele besuchen. Um zulässig zu sein, muss eine Flugbahn jedes Ziel in einer vorgegebenen maximalen Entfernung und innerhalb eines bestimmten Zeitfensters passieren. Ferner müssen Hindernisse oder Bereiche mit hohem Risiko vermieden werden, und die Kraftstoffbeschränkungen müssen berücksichtigt werden. Eine optimale Mission maximiert die Summe der Werte aller Ziele, die besucht werden können, und führt als sekundäres Ziel die Mission in kürzester Zeit aus. Um numerische Lösungen für dieses Modell zu erhalten, approximieren wir das MINLP durch ein gemischt-ganzzahliges lineares Programm (MILP) und wenden auf Testinstanzen einen numerischen Löser (GUROBI) an. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 6, 2019 KW - Mixed-integer nonlinear programming KW - Trajectory planning KW - Unmanned aerial vehicles KW - Linear approximation KW - Flugkörper KW - Tourenplanung KW - Optimierung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48285 SN - 2627-6100 ER - TY - THES A1 - Gaal, Mate T1 - Trial design for testing and evaluation in humanitarian mine clearance T1 - Versuchsplanung für Prüfung und Bewertung in der humanitären Minenräumung N2 - This thesis proposes a design of experiment for testing and evaluation of the equipment and the methods used in manual mine clearance. The thesis is based on several metal detector trials and a trial of manual demining methods. The core of this dissertation comprises four metal detector trials performed in Germany and Croatia in 2003 and 2005. The purpose of these trials was to investigate the feasibility of the tests described in the CWA (Comit´e Europ´een de Normalisation /CEN/ Workshop Agreement) 14747:-2003, the standard for testing metal detectors for humanitarian demining. The goals of the trials were: to find an appropriate design of experiment for testing metal detectors; to establish the use of ROC diagrams (Receiver Operating Characteristics) and POD curves (Probability of Detection) in the analysis of the experimental results; and to gain practical experience in organising and conducting metal detector trials. A part of this thesis is devoted to a trial of manual demining methods performed in Mozambique in 2004. The main goal of that trial was to compare the speed of various manual demining methods, including the most common excavation methods. The outcome of this work are the proposals and recommendations for an update of the standard for testing metal detectors CWA 14747:2003. Maximum detection height measurements were performed as a part of the metal detector trial carried out in Croatia in 2005. The results reveal a high variability of the maximum detection height. This high variability needs to be taken into account in all experiments. A part of the variability is caused by the differences between the operators and by the setup of the metal detector. It is therefore recommended that two kinds of experiments with the maximum detection height as a response variable are defined in the next update of CWA 14747:2003. The first kind should include the setup, the soil and the operator as factors in the design of experiment. The in-soil measurements with the same detector should be performed with repeated setups and with several operators. The second kind of experiments should be experiments evaluating the influence of other predictor variables. In those experiments, it is recommended to perform one-factor or multiple-factor in-air measurements with the operators and the setup as a block. The main part of the metal detector trials described in this thesis were the detection reliability tests. Detection reliability tests as described in CWA 14747:2003 come closest to representing the real field conditions in demining. They include many environmental influences and, most importantly, many of the human factor influences. However, each test design is a compromise between fully representative conditions and cost effectiveness. In this thesis, a fractional factorial design based on the Graeco-Latin square is proposed as a solution to the experimental problem. The results are reported in the form of ROC diagrams and POD curves. The crossover design enables each operator to work with fewer detector models within a certain time. The variations of the design enabled an unbiased comparison of detectors in each soil and with each target model separately. It is recommended that the solutions proposed in this thesis be incorporated in the standard CWA 14747:2003. It has been shown that maximum detection height measurements provide the information about the best possible performance of a metal detector in a reliability test. N2 - Diese Doktorarbeit stellt eine Versuchsplanung für Prüfung und Bewertung von Geräten und Methoden vor, die in der manuellen Minenräumung eingesetzt werden. Die Grundlage hierfür wurde mit einer Reihe von verschiedenen Versuchsreihen zum Test von Metalldetektoren und einer Versuchsreihe zur Untersuchung von ausgewählten manuellen Minenräumtechniken erarbeitet. Im Mittelpunkt dieser Dissertation stehen vier Versuchsreihen zum Test von Metalldetektoren, die in Deutschland und Kroatien in den Jahren 2003 und 2005 durchgeführt wurden. Der Anlass dieser Versuchsreihen war, die Durchführbarkeit der Tests, die im CWA (Comit´e Europ´een de Normalisation /CEN/ Workshop Agreement) 14747:2003, dem europäischen Standard zum Test von Metalldetektoren in der humanitären Minenräumung, beschrieben sind, zu untersuchen. Die Ziele waren, eine geeignete statistische Versuchsplanung zum Test von Metalldetektoren aufzustellen, ROC-Diagramme (Receiver Operating Characteristics) und POD-Kurven (Probability of Detection) für die Analyse der experimentellen Ergebnisse einzuführen und praktische Erfahrungen bei der Organisation und Durchführung von Metalldetektortests zu sammeln. Ein weiterer Teil der Arbeit wurde einer Versuchsreihe auf dem Gebiet der manuellen Mineräumung gewidmet, die im Jahr 2004 in Mosambik durchgeführt wurde. Das Hauptziel dieser Versuchsreihe war, die Geschwindigkeit verschiedener manueller Entminungsmethoden zu vergleichen. Eingeschlossen waren die am häufigsten verwendeten manuellen Ausgrabungsmethoden, die keinen Metalldetektor verwenden. Die Ergebnisse dieser Dissertation sind Vorschläge und Empfehlungen zur Aktualisierung des europäischen Standards zum Test von Metalldetektoren CWA 14747:2003. Als Teil der Versuchsreihe in Kroatien in 2005 wurden Messungen des maximalen Detektionsabstandes durchgeführt. Die Ergebnisse ließen eine hohe Variabilität des maximalen Detektionsabstandes erkennen. Diese hohe Variabilität muss bei allen Experimenten in Betracht gezogen werden. Ein Teil dieser Variabilität wird von den Unterschieden zwischen den bedienenden Personen und der Geräteeinstellung hervorgerufen. Deshalb werden für die nächste Aktualisierung des CWA 14747:2003 zwei verschiedene Arten von Experimenten mit dem maximalen Detektionsabstand als Zielvariable empfohlen. Die erste sollte die Geräteeinstellung, den Bodentyp und das bedienende Personal als Faktoren in der Versuchsplanung enthalten. Die Messungen im Boden sollten mit wiederholten Geräteeinstellungen und verschiedenen Personen durchgeführt werden. Die zweite Art von Experimenten sollte die Bewertung des Einflusses von anderen Wirkungsvariablen beinhalten. Bei diesen Versuchen wird empfohlen die Experimente mit einem oder mehreren Faktoren in Luft durchzuführen, wobei die bedienenden Personen und die Geräteeinstellung jeweils für sich einen Block bilden. Die Zuverlässigkeitstests zur Minendetektion, beschrieben im CWA 14747:2003, kommen realen Bedingungen bei der Entminung am nächsten. Darin enthalten sind sowohl viele der Umweltbedingungen als auch viele der überaus wichtigen Einflüsse des Faktors Mensch. Jede Versuchsplanung stellt jedoch einen Kompromiss zwischen vollständig repräsentativen Bedingungen und der Kosteneffektivität dar. Zur Lösung dieses experimentellen Problems wird in dieser Doktorarbeit die fraktionell faktorielle Versuchsplanung basierend auf dem griechisch-lateinischen Quadrat vorgestellt. Die Versuchsergebnisse werden in Form von ROC-Diagrammen und POD-Kurven dargestellt. Die Überkreuz-Planung (”crossover design”) ermöglicht, dass jede Person nur wenige Geräte in einem bestimmten Zeitabschnitt bedient. Die Variationen in der Versuchsplanung erlauben weiterhin einen erwartungstreuen Vergleich der Leistungen der Detektoren in jedem Boden und bei jedem Minentyp separat. Es wird empfohlen, die in dieser Dissertation vorgeschlagenen Lösungen in die nächste Version des Standards CWA 14747:2003 einzuarbeiten. Es wurde nachgewiesen, dass die systematischen Messungen des maximalen Detektionsabstandes die bestmögliche Leistung eines Detektors in einem Zuverlässigkeitstest wiedergeben. KW - Minenräumung KW - Metallsuchgerät KW - Bewertung KW - Versuchsplanung KW - Metalldetektor KW - ROC (Receiver Operating Characteristic) KW - Menschlicher Faktor KW - griechisch-lateinisches Quadrat KW - Design of experiment KW - Metal detector KW - ROC (Receiver Operating Characteristic) KW - Human factor KW - Graeco-Latin square Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-3497 ER - TY - THES A1 - Gaillard, Bénédicte T1 - Conflictive delisting process of a World Heritage Site in Germany: the case of the Dresden Elbe Valley T1 - Gegensätzlicher Aberkennungs-Prozess einer Welterbestätte in Deutschland: der Fall Dresdner Elbtal T1 - Procédure conflictuelle de désinscription d'un site du patrimoine mondial en Allemagne: le cas de la Vallée de l'Elbe à Dresde N2 - This research comprises an analysis concerning the conflict between the State Party Germany to the World Heritage Convention and UNESCO in the case of the Dresden Elbe Valley. Through a historical and legal analysis, this research aims to ascertain the reasons for this conflict, as well as the impossibility of finding a compromise. First, the conflict in the core of the Dresden Elbe Valley World Heritage Site caused by the construction of the Waldschlößchenbrücke, which is the object of study in this research, is anchored in its context of the City of Dresden. Thus, the object of the conflict, the Waldschlößchenbrücke, is presented in its historical and geo-spatial context in order to shed light on the elements that triggered the conflict. Secondly, the conflict is anchored within the German legal context through the analysis of the legal procedures concerning the binding effects of the World Heritage Convention for the Federal Republic of Germany and the environmental concerns rendered by the construction of the Waldschlößchenbrücke. Based on legal commentaries of the courts’ decisions, a discussion on the non-transposition of the World Heritage concepts in the Federal Republic of Germany is implemented. Thirdly, the State Party Germany to the World Heritage Convention and UNESCO are confronted. A review of the concept of cultural landscape in the context of the World Heritage Convention, adapted to the case of the Dresden Elbe Valley, is first implemented. Subsequently, a commentary on the legally binding effects for the States Parties to the World Heritage Convention is elaborated upon, as well as a deconstruction of the step-by-step decisions from the inscription to the delisting of the Dresden Elbe Valley from the World Heritage List. Fourthly, an evaluation is developed concerning the concept of Historic Urban Landscape as an action plan capable of solving the conflict between urban development and heritage protection, and adapted to the German context. Finally, as a conclusion to this research, recommendations are drawn based on the conflict opposing UNESCO and the State Party Germany to the World Heritage Convention towards the Dresden Elbe Valley. These recommendations are addressed to the City of Dresden, the Free State of Saxony, the Federal Republic of Germany and UNESCO. N2 - Diese Dissertation umfasst eine Analyse über den Konfliktfall zwischen der Bundesrepublik Deutschland als Vertragsstaat der Welterbekonvention und der UNESCO in dem Fall des Dresdner Elbtals. Anhand einer geschichtlichen und rechtlichen Analyse, auf die diese Forschung abzielt, wird versucht, die Gründe dieses Konfliktes und die Unmöglichkeit eines Kompromisses aufzuzeigen. Der Konflikt wurde durch den Bau der im Herzen der Dresdner Weltkulturerbestätte liegenden Waldschlößchenbrücke verursacht. Im ersten Abschnitt wird dieser Konflikt – das Untersuchungsobjekt dieser Dissertation – im Kontext der Stadt Dresden erläutert. Die Waldschlößchenbrücke, als Ursache des Konfliktes, wird zunächst in ihrem geschichtlichen und räumlichen Kontext beleuchtet um den eigentlichen Auslöser des Konfliktes zu identifizieren. Im zweiten Abschnitt wird der Konflikt im Kontext der deutschen Gesetzgebung betrachtet. Durch den Bau der Waldschlößchenbrücke wurden zwei Rechtsverfahren eingeleitet – eines über die bindenden Wirkungen der Welterbekonvention mit der Bundesrepublik Deutschland und ein anderes über Umweltanliegen. Auf der Grundlage von Kommentaren über Gerichtsentscheidungen wurde eine Debatte über die Nichtumsetzung der Welterbe-Konzepte in der Bundesrepublik Deutschland ausgelöst. Der dritte Abschnitt zeigt die Widersprüchlichkeiten zwischen der Bundesrepublik Deutschland als Vertragsstaat der Welterbekonvention und der UNESCO auf. Eine Übersicht des Kulturlandschaftskonzeptes der Welterbekonvention, bezogen auf den Fall des Dresdner Elbtals, wird erstmals angefertigt. Eine Erläuterung zur rechtlich bindenden Wirkung der Vertragsstaaten der Welterbekonvention sowie das Nachvollziehen der schrittweisen Entscheidungen über die Ein- und Austragung des Dresdner Elbtals in die bzw. aus der Welterbeliste, werden ausgearbeitet. Im vierten Abschnitt wird eine Bewertung des Konzeptes der historischen Stadtlandschaft vorgenommen. Zur Überwindung des Konfliktes zwischen Stadtentwicklung und Denkmalschutz wird dieser Aktionsplan im deutschen Rechtskontext bewertet. Zum Abschluss dieser Forschungsarbeit werden Verbesserungsvorschläge aufgezeigt, die dabei helfen können, Konflikte wie den des Dresdner Elbtals, in Zukunft zu vermeiden. Die Verbesserungsvorschläge, die auf den Ergebnissen dieser Forschungsarbeit beruhen, richten sich an die Stadt Dresden, den Freistaat Sachsen, die Bundesrepublik Deutschland und die UNESCO. N2 - Dans le cadre de cette recherche, le conflit entre l’Allemagne en tant qu’Etat Partie à la Convention du Patrimoine Mondial et l’UNESCO dans le cas de la Vallée de l’Elbe à Dresde est analysé. Cette recherche vise à déterminer les raisons de ce conflit, ainsi que l’impossibilité de trouver un compromis, à travers une analyse historique et juridique. Tout d’abord, le conflit au cœur de la Vallée de l’Elbe à Dresde, site du patrimoine mondial, causé par la construction du Waldschlößchenbrücke, qui est l’objet d’étude de cette recherche, est placé dans son contexte de la ville de Dresde. Ainsi, l’objet du conflit, le Waldschlößchenbrücke, est présenté dans son contexte historique et géo-spatial afin de mettre en lumière les éléments déclencheurs du conflit. Ensuite, le conflit est ancré dans le contexte juridique allemand à travers l’analyse des procédures juridiques concernant les effets contraignants de la Convention du Patrimoine mondial pour la République Fédérale d’Allemagne et les problèmes environnementaux déclarés par la construction du Waldschlößchenbrücke. Fondée sur des commentaires juridiques des décisions des tribunaux, une discussion sur la non-transposition des concepts du patrimoine mondial dans la République Fédérale d’Allemagne est conduite. Dans un troisième temps, l’Allemagne en tant qu’Etat Partie à la Convention du Patrimoine Mondial et l’UNESCO sont confrontées. Le concept de paysage culturel dans le contexte de la Convention du Patrimoine Mondial, adapté au cas de la Vallée de l’Elbe à Dresde, est d’abord revu. Puis, un commentaire des effets contraignants pour les Etats Parties à la Convention du Patrimoine Mondial est élaboré, ainsi qu’une déconstruction des décisions étape par étape depuis l’inscription jusqu’à la désinscription de la Vallée de l’Elbe à Dresde de la Liste du patrimoine mondial. Dans un quatrième temps, une évaluation concernant le concept de paysage urbain historique en tant que plan d’action capable de résoudre le conflit entre le développement urbain et la protection du patrimoine, et adapté au contexte allemand, est développée. Finalement, en conclusion de cette recherche, des recommandations, basées sur le conflit opposant l’UNESCO à l’Allemagne en tant qu’Etat Partie à la Convention du Patrimoine Mondial lié à la Vallée de l’Elbe à Dresde, sont élaborées. Ces recommandations sont adressées à la ville de Dresde, au Land de Saxe, à la République Fédérale d’Allemagne et à l’UNESCO. KW - Cultural Landscapes KW - Delisting of a World Heritage Site KW - Dresden Elbe Valley KW - Historic Urban Landscape KW - World Heritage Convention KW - Aberkennung einer Welterbestätte KW - Dresdner Elbtal KW - Historische Stadtlandschaft KW - Kulturlandschaft KW - Welterbekonvention KW - Convention du Patrimoine Mondial KW - Désinscription d'un site du patrimoine mondial KW - Paysage culturel KW - Paysage urbain historique KW - Vallée de l'Elbe à Dresde KW - Dresdner Elbtal KW - Weltkulturerbe Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-30314 ER - TY - THES A1 - Gallo Barbosa Lima, Patricia T1 - Brazil in the global forest governance: the Brazilian initiative of developing a national strategy on REDD+ policies T1 - Brasilien in der globalen Umweltpolitik: Die brasilianische Initiative bei der Umsetzung einer nationalen Strategie für REDD+ Politik N2 - Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation (REDD+) is now a significant piece of the international climate agreement. This present dissertation aims to investigate the overall framework of REDD+ development as a national strategy in Brazil. Moreover, it focuses on identifying the major challenges and policy constraints of this development design process. A further aim is at the end of the research to proffer pathways for improvement of domestic forest governance in Brazil. Using the sustainable forest landscape governance approach as the overarching conceptual for an effective REDD+ implementation within the Brazilian context and, building on this analysis, the conclusions advance some considerations on what features should be prioritized in the development and establishment of the Brazilian REDD+ national strategy. This dissertation is a grounded theoretical analysis and is centered on the conception that although REDD+ is strongly treated by the Federal Government as an expansion of it’s actions with regard to sustainable development, by turning forests into an economic asset and strengthening institutions and laws, it is much more likely that Brazil can deal with the environmental challenges it has been facing. N2 - Die Reduktion von Emissionen aus Entwaldung und Schädigung der Wälder (REDD+) ist mittlerweile ein wichtiger Bestandteil des internationalen Klimaabkommens. Die vorliegende Dissertation zielt darauf ab, den Gesamtrahmen der Entwicklung des REDD+ Mechanismus als nationale Strategie in Brasilien zu untersuchen. Darüber hinaus werden die wichtigsten Herausforderungen und politischen Einschränkungen dieses Entwicklungsdesign-Prozesses identifiziert. Des Weiteren wird am Ende dieser Forschungsarbeit eine Empfehlung für die Ablauforganisation des REDD+ Mechanismus im brasilianischen Kontext ausgesprochen. Als übergeordnetes Konzept für die wirksame Umsetzung von REDD+ in Brasilien werden mehrstufige und nachhaltige Ansätze zur politischen Steuerung von Landschaften verwendet. Aufbauend auf dieser Analyse werden als Schlussfolgerung einige Überlegungen angestellt, welchen Funktionen in der Entwicklung und Etablierung der brasilianischen REDD+ Strategie Priorität eingeräumt werden sollte. Diese Dissertation ist eine grundlegende theoretische Analyse und basiert auf der Auffassung, dass, obwohl die brasilianische Regierung REDD+ als Ansatz zur Ausweitung der staatlichen Maßnahmen bezüglich nachhaltiger Entwicklung forciert, die Umwandlung der Wälder in ein Wirtschaftsgut und die Stärkung von Institutionen und Gesetzen die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass Brasilien die ökologischen Herausforderungen mit denen es konfrontiert ist, bewältigen kann. KW - REDD+ KW - Landscape approach KW - Forest governance KW - Brazil KW - Grounded analysis KW - REDD+ KW - Landschaftsansatz KW - Wald-Governance KW - Brasilien KW - Grundlegende theoretische Analyse KW - REDD KW - Landschaftsanalyse KW - Brasilien KW - Waldökosystem KW - Umweltpolitik Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43989 ER - TY - THES A1 - Gammoul, Abir T1 - Entwicklung einer Umformtechnologie zur Herstellung endkonturnaher Slicermesser T1 - Development of a forming technology for the production of near net shape Slicer blades N2 - Slicermesser sind kreisförmige Scheibenmesser zum Schneiden von Lebensmittelprodukten, insbesondere Wurst, Fleisch, Käse und dergleichen. Sie werden in Hochleistungsschneidemaschinen so genannten Slicern eingesetzt und mit hoher Drehzahl von 3450 bis 5600 min-1 angetrieben. Die hohen Drehzahlen und die auftretenden Schnittkräfte erfordern eine sehr stabile Ausführung des Slicermessers. Ausgehend davon, die Messer in aufwändigen spanenden Herstellungsverfahren gefertigt werden müssen und ein relativ hohes Gewicht von 5250 g aufweisen. Der Schlüssel zur Lösung dieser Herausforderungen hinsichtlich Stabilität, Steifigkeit, Gewichtseinsparung, Werkstoffeinsatz und Fertigungsaufwand könnte in der endkonturnahen Fertigung durch Blechumformung liegen. In dieser Arbeit wurde ein werkstoffeffizientes, aus Stahlblech herstellbares Slicermesser entwickelt. Die Umformtechnologie zur Herstellung des Slicermessers wurde realisiert. Die Funktionsfähigkeit und die technische Zuverlässigkeit der hergestellten Slicermesser wurden experimentell überprüft und mit dem herkömmlichen Slicermesser verglichen. N2 - Slicer blades are circular disc blades for cutting food products, in particular sausage, meat, cheese and the like. They are used in high performance cutting machines called slicers and driven at high speed from 3450 to 5600 min-1. The high speed and the occurring cutting forces require very stable version of Slicer blades. Based on that, the knife must be made on elaborate Machining manufacturing process and have a relatively high weight of 5250 g. The key to the solution of these challenges with stability, rigidity, weight savings, use of materials and manufacturing costs could be the near net-shape manufacturing of sheet metal forming. In this work, a material-efficient, from sheet steel producible Slicer blades was developed. The forming technology for the production of Slicer blades was realized. The functionality and the technical reliability of the product Slicer blades were experimentally tested and compared with the conventional Slicer blades. KW - Messer KW - Blechumformen KW - Slicermesser KW - Blechbearbeitung KW - Biegesteifheit KW - Gewichtseinsparung KW - Slicer blades KW - Sheet metal forming KW - Rigidity KW - Weight saving Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-27228 ER - TY - THES A1 - Ganie, Umar Bashir T1 - Thermal analysis of lithium niobate tantalate bulk mixed crystals T1 - Thermische Analyse von Lithium-Niobat-Tantalat-Mischkristallen N2 - This study comprehensively investigated the thermal properties and phase behavior of lithium niobate-tantalate (𝐿𝑖𝑁𝑏𝑥𝑇𝑎1−𝑥𝑂3, LNT) solid solutions. The research used experimental techniques to explore the variation of the ferroelectric Curie temperature (Tc) as a function of composition. LNT single crystals were grown using the Czochralski method. The elemental composition of niobium (Nb) and tantalum (Ta) in these crystals was determined using X-ray fluorescence (XRF) analysis. Small, compositionally homogeneous samples were then selected for differential scanning calorimetry (DSC) measurements to determine specific heat capacities (Cp). The DSC measurements revealed a linear decrease in Tc with increasing Ta concentration in the LNT solid solution crystals. Additionally, the ferroelectric transition width was observed to be narrower in mixed crystals compared to pure LT. Differential Thermal Analysis (DTA) and crystal growth experiments were performed further to understand the phase behavior of LNT solid solutions. The heats of fusion for the end members, LN and LT, were measured using DTA, yielding values of 103 kJ/mol at 1531 K for LN and 289 kJ/mol at 1913 K for LT. These values were used as input parameters in a thermodynamic solution model implemented in the Factsage software. The solution model enabled the calculation of a phase diagram for LNT solid solutions, which was further optimized in the Calphad Factsage. Thermodynamic parameters for the Gibbs free energy of mixing of the solid solution were also generated. The resulting phase diagram showed good agreement with the experimental data. Additionally, the temperature-dependent thermal conductivity of pure LN, LT, and LNT solid solutions and selected doped LN and LT crystals (Mg, Zn) was investigated. Measurements were conducted across a temperature range from 300 K to 1300 K. The findings indicated that thermal conductivity increases with temperature, especially above 800 K, with a more pronounced effect in tantalum-rich solutions. The interplay of the Nb/Ta ratio and doping effects was particularly significant at high temperatures. These insights into the thermal conductivity of LNT and doped LN and LT crystals are crucial for optimizing growth conditions. Understanding thermal conductivity helps ensure homogeneous crystallization during the growth process, which remains a challenge in the production of LNT single crystals. N2 - Diese Arbeit führte eine umfassende Studie zur Untersuchung der thermischen Eigenschaften und Phasenverhalten von Lithiumniobat-Tantalat (𝐿𝑖𝑁𝑏𝑥𝑇𝑎1−𝑥𝑂3, LNT) Mischkristalle durch. Die Forschung nutzte experimentelle Techniken, um die Variation der ferroelektrischen Curie-Temperatur (Tc) in Abhängigkeit von der Zusammensetzung zu untersuchen. LNT-Einkristalle wurden mit der Czochralski-Methode gezogen. Die Elementzusammensetzung von Niob (Nb) und Tantal (Ta) in diesen Kristallen wurde mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF) bestimmt. Kleine Proben mit homogener Zusammensetzung wurden dann für Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC)-Messungen ausgewählt, um die spezifischen Wärmekapazitäten (Cp) zu bestimmen. Die DSC-Messungen zeigten eine lineare Abnahme der Tc mit zunehmender Ta-Konzentration in den LNT-Festlösungskristallen. Zusätzlich wurde beobachtet, dass die ferroelektrische Übergangsbreite in Mischkristallen enger war als in reinem LT. Differenzielle Thermoanalyse (DTA) und Kristallwachstumsexperimente wurden durchgeführt, um das Phasenverhalten von LNT-Festlösungen weiter zu verstehen. Die Schmelzwärme der Endglieder LN und LT wurde mittels DTA gemessen und ergab Werte von 103 kJ/mol bei 1531 K für LN und 289 kJ/mol bei 1913 K für LT. Diese Werte wurden als Eingabeparameter in ein thermodynamisches Lösungsmodell verwendet, das in der Factsage-Software implementiert ist. Das Lösungsmodell ermöglichte die Berechnung eines Phasendiagramms für LNT-Festlösungen, das weiter in Calphad Factsage optimiert wurde. Thermodynamische Parameter für die freie Mischungsenthalpie der Mischkristallen wurden ebenfalls generiert. Das resultierende Phasendiagramm zeigte eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten. Zusätzlich wurde die temperaturabhängige Wärmeleitfähigkeit von reinem LN, LT und LNT-Festlösungen sowie ausgewählten dotierten LN- und LT-Kristallen (Mg, Zn) untersucht. Messungen wurden über einen Temperaturbereich von 300 K bis 1300 K durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Wärmeleitfähigkeit mit der Temperatur zunimmt, insbesondere über 800 K, mit einem ausgeprägteren Effekt in tantalreichen Lösungen. Das Zusammenspiel des Nb/Ta-Verhältnisses und der Dotierungseffekte war bei hohen Temperaturen besonders signifikant. Diese Erkenntnisse zur Wärmeleitfähigkeit von LNT- und dotierten LN- und LT-Kristallen sind entscheidend für die Optimierung der Wachstumsbedingungen. Das Verständnis der Wärmeleitfähigkeit trägt dazu bei, eine homogene Kristallisation während des Wachstumsprozesses sicherzustellen, was nach wie vor eine Herausforderung bei der Herstellung von LNT-Einkristallen darstellt. KW - Thermal conductivity KW - Lithium niobate tantalate KW - Mixed crystals KW - Crystal growth KW - Thermal analysis KW - Phase diagram KW - Mischkristalle KW - Kristallzüchtung KW - Thermische Analyse KW - Phasendiagramm KW - Wärmeleitfähigkeit KW - Tantalate KW - Lithium KW - Niob KW - Mischkristall KW - Phasendiagramm KW - Temperaturabhängigkeit KW - Phasengleichgewicht Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-69813 ER - TY - THES A1 - Gawor, Marek T1 - Application of Life Cycle Assessment in the context of classical Environmental Management System and with respect to the implementation of the EuP Directive T1 - Anwendung der Ökobilanz im Zusammenhang des klassischen Umweltmanagementsystems und in Bezug auf die Implementierung der EuP Richtlinie N2 - This thesis presents the results of the research based on the Life Cycle Assessment (LCA), with respect to the application of the Energy-using Products (EuP) Directive and the Environmental Management System (EMS). In part A, an introduction and hypotheses of the research are given. In general it will be investigated, whether the environmental techniques such as Environmental Management System and Life Cycle Assessment may be used by the company in Poland as a tool for increasing the competitiveness and creation of the green company’s image. Furthermore, the applicability of these techniques and tools in the framework of the European directive on the Energy-using Products will be shown. In order to understand the requirements of the voluntary environmental tools and binding legal framework, a general description of the Environmental Management Systems (based on the ISO 14001 standards), Life Cycle Assessment (described by the ISO standards of 14040 family) as well as the Energy-using Products directive will be given in Part A. Part B will deal with the results of the LCA based on a case study of a gas-electro cooker produced by FagorMastercook S.A. The LCA evaluation was performed with the help of the SimaPro modelling program. The modelling was divided into two steps. In the first step, only the cooker’s influence on the environment was considered, including the production processes. In the second stage, the use phase processes were added, as well as End-of-Life scenarios specific for the Polish market and situation were applied. The evaluation was based on different Life Cycle Impact Assessment methods. As the result, one could observe, that main impact on the environment was caused by the subassemblies and materials with the highest weight. Furthermore, the use of the metals (ferro and non-ferro) was responsible for the majority of the environmental damage. This damage occurred mainly in the categories relating to the natural resource consumption. As for the second modelling stage, cooking and baking processes were pointed out as the main cause of the environmental damage from the life cycle perspective. The cooker itself had a relatively small importance and contribution to the overall impact. These LCA results were be used as a part of the comprehensive assessment of the environmental performance of the entire company system with the help of Sensitivity Model Prof. Vester (SMPV) software in Part C. The sensitivity analysis was performed in two steps. In the first step, all variables that could influence the functioning of the company (such as financial results, authorities, customers, environment, inhabitants of the city) were taken into consideration. In the second modelling step, only the variables with the most visible influence on the system were taken into consideration (i.e. price, owner, quality, etc.). For both modelling steps, several policy scenarios were developed, taking into consideration various types of interactions between variables and time spans of 15 and 30 years. As the result one could see, that the implementation of the LCA and EMS in the company may help to achieve the strategic goals, such as improvement of the products’ quality, creating the green image of the company, minimising costs and negative influence of the company on the environment. On the other hand, decision makers in the company should be aware of the implementation costs, which may cause the increase of the products’ price and the decrease of the competitiveness on the internal (Polish) and external (European) market. Subsequently, summary and conclusions of the results are presented in Part D. Parts A to D are described in the Volume 1 of the thesis. Appendices are presented in the Volume 2. N2 - Diese Doktorarbeit stellt die Forschungsergebnisse der Ökobilanzierung im Bezug auf die Anwendung der EuP-Richtlinie und eines Umweltmanagementsystems dar. Teil A beinhaltet die Einführung und die Forschungshypothesen. Im Allgemeinen wird untersucht, ob die Implementierung eines Umweltmanagementsystems und die Anfertigung von Ökobilanzen in einer polnischen Firma zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit und zur Schaffung eines umweltfreundlichen Firmenimages verwendet werden können. Des Weiteren wird dargestellt, inwiefern die betrachteten Methoden im Rahmen der Europäischen Richtlinie über energiebetriebene Produkte anwendbar sind. Um die Anforderungen von freiwilligen Umweltmethoden und den verbindlichen juristischen Rahmen zu verstehen, wird in Teil A die allgemeine Beschreibung von Umweltmanagementsystemen (basierend an die ISO 14001 Standards), der Ökobilanz (dargestellt in der Reihe der ISO 14040 Standards) sowie der EuP-Richtlinie gegeben. Teil B behandelt die Ökobilanz-Ergebnisse hinsichtlich einer Fallstudie eines Gas-Elektroherdes hergestellt bei FagorMastercook. Die Ökobilanz wurde mit Hilfe von der SimaPro Software erstellt. Die Modellierung wurde in zwei Phasen aufgeteilt. In der ersten Phase, wurden nur Umweltauswirkungen des Herdes berücksichtigt, einschließlich die Produktionsprozesse. In der zweiten Phase wurden Benutzungsprozesse zugefügt ebenso wie spezifische End-of-Life Szenarien. Die Evaluation basierte auf verschiedenen Ökobilanz-Folgenabschätzungmethoden. Die erzielten Ergebnisse haben gezeigt, dass die hauptsächlichen Auswirkungen auf die Umwelt durch die Materialen und Teilen verursacht wurden, die am schwersten sind. Zusätzlich war die Nutzung von Metallen (ferro- und nichtferrolegierte) verantwortlich für einen Großteil der Umweltschäden. Die Umweltschäden treten hierbei hauptsächlich in den Kategorien auf, die mit dem Verbrauch von Umweltressourcen in Verbindung stehen. In der zweiten Modellierungsphase haben die Koch- und Backprozesse den Haupteinfluss auf Umweltschäden von der Lebenzyklus-Perspektive. Der Herd selbst besitzt nur eine relativ kleine Bedeutung für die gesamte Umweltauswirkung. Diese Ökobilanzergebnisse wurden als Teil einer allumfassenden Bewertung der Umweltleistungsfähigkeit des gesamten Unternehmenssystems mit der Hilfe von dem Sensitivitätsmodel Prof. Vester in Teil C benutzt. Die Sensitivitätsanalyse wurde in zwei Phasen ausgeführt. In der ersten Phase wurden alle Variablen in Betracht bezogen, die die Systemfunktion beeinflussen können (wie z.B. finanzielle Ergebnisse, Behörden, Kunden, Umwelt, Einwohner von der Stadt). In der zweiten Phase wurden nur die Variablen berücksichtigt, die den größten sichtbaren Einfluss am System haben (wie z.B. Preis, Eigentümer, Qualität, usw.). Für beide Phasen wurden mehrere Strategieszenarios entwickelt, sowie verschiedene Typen von Interaktionen zwischen Variablen und Zeitperioden von 15 oder 30 Jahren mitberücksichtigt. Infolgedessen konnte man sehen, dass die Implementierung von Ökobilanz und des Umweltmanagementsystems im Unternehmen behilflich sein kann, die strategische Ziele zu erreichen, wie zum Beispiel die Verbesserung von Produktqualität, Erzeugen von grünem Unternehmensimage, Minimierung von Kosten und negativen Auswirkungen von Unternehmen auf die Umwelt. Auf der anderen Seite, sollten sich die Entscheidungsträger über die Implementierungskosten bewusst sein, die zu erhöhten Produktpreisen und der Verminderung von Wettbewerbsfähigkeit am internen (Polnischen) und externen (Europäischen) Markt führen können. Die Zusammenfassung der Ergebnisse wird im Teil D aufgezeigt. Band 1 beinhaltet die Teile A bis D und im Band 2 sind die Anlagen zusammengefasst. KW - Elektrogerät KW - Gasgerät KW - Umweltaudit KW - Umweltbilanz KW - Ökobilanzierung KW - Energiebetriebene Produkte KW - Sensitivitätsmodellierung KW - Gas-Elektroherd KW - Umweltmanagementsystem KW - Life Cycle Assessment KW - Energy-using products KW - Sensitivity modelling KW - Gas-Electro cooker KW - Environmental Management System Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-14350 ER - TY - THES A1 - Gaydardzhiev, Stoyan T1 - Upon the characterization of destabilization and stabilization phenomena in fine particulate systems – implications to physicochemical removal of colour from effluents and colloidal processing of ceramics T1 - Beitrag zur Charakterisierung von Destabilisierungs- und Stabilisierungsphänomenen in Feinpartikelsystemen – die Relevanz zum physiko-chemischen Farbstoffabbau und zum kolloidalen Keramikformgebungsverfahren N2 - The work is dedicated to the aspects of characterization of surface charge phenomena in two colloidal systems: synthetic mixtures of textile dyes and aqueous suspension of ceramic powders. An implication to the areas of physicochemical colour removal from textile effluents and gel-casting of ceramics is made. A model for dye-coagulant interaction has been developed based on surface charge density and floc size investigations. Various dispersant optimization techniques have been compared in stabilizing aqueous slurries of ultra-fine alumina particles, the zeta potential derived from CVI measurements being viewed as a most reliable one. The chemical environment of the ceramic slurry together with maintaining an optimal process conditions in gel-casting plays an equally important role in providing a desired properties of complex shaped ceramic bodies. N2 - Die Arbeit beschäftigt sich vor allem mit den Aspekten der Charakterisierung von Ladungsphänomenen hinsichtlich der Stabilisierung und Destabilisierung von zwei kolloidalen Systemen: synthetischen Mischungen aus reinen Farbstoffen und wässrigen Suspensionen von Keramikpulvern. Daher hat die Forschungsarbeit eine Relevanz zur che-mischen Behandlung von Textilabwässern und zum kolloidalen Keramikform-gebungsverfahren. Anhand des Ladungszustand- und Flockenformcharakterisierungen ist ein Model zur einfachen Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen dem Farbstoffsubstrat und dem Koagulant entwickelt worden. Zur Auswahl des optimalen Dispergierungsmittels für die keramischen Suspensionen sind verschiedene Methoden ausgesucht und evaluiert worden. Die Ermittlung von Zeta Potential (CVI-Messungen) hat sich jedoch als die meist geeignete Methode etabliert. Es hat sich ergeben, dass die chemische Umgebung der wässrigen Suspensionen (z.B. Art und Konzentration der organische Additive) und die optimalen Prozessparameter des Gel-casting (z.B. Art und Dauer der Mischung), der Schlüssel zur Herstellung von geometrisch komplizierten und defektfreien Endkörpern sind. KW - Keramik KW - Farbstoff KW - Feinpartikelsysteme KW - Stabilisierung KW - Keramik KW - Farbstoffabbau KW - Fine particulates KW - Stabilization KW - Ceramics KW - Dye effluents Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-3471 ER - TY - THES A1 - Gerber, Nils T1 - Noppenwaben als neue Kernwerkstoffe für Leichtbauanwendungen T1 - Napcores as new core material for lightweight applications N2 - Sandwichstrukturen, bestehend aus zwei Decklagen und einem dazwischen liegenden Kernmaterial, stellen den Stand der Technik zur Herstellung von Bauteilen mit niedrigem Gewicht und hoher mechanischer Stabilität dar. Dabei werden im Luftfahrtbereich hauptsächlich Honeycombs aus Nomex®-Papier zur Herstellung von Sandwichbauteilen mit guten FST-Eigenschaften (Fire Smoke Toxicity) verwendet. Für Anwendungen bei denen die mechanischen Eigenschaften des Kernmaterials nicht im Vordergrund stehen, wie z.B. bei nichttragenden Verkleidungselementen, bieten textile Noppenwaben aufgrund niedriger Herstellungskosten und der Möglichkeit zur Integration verschiedener Funktionalitäten eine interessante Alternative zu Honeycombs. Textile Noppenwaben bestehen aus einer flächigen, mit Harz imprägnierten Maschenware, welche in einem ersten Schritt zu einer dreidimensionalen Noppenstruktur geformt und anschließend durch Härtung des Harzes stabilisiert wird. Aufgrund zahlreicher Freiheitsgrade, die sich aus der Wahl des Garn- und Matrixmaterials, der Maschenbindung, sowie der Noppengeometrie ergeben, können die Eigenschaften dieses Kernmaterials in einem weiten Bereich variiert und das Kernmaterial für vielfältige Anwendungen gezielt angepasst werden. Eine wesentliche Hürde für den Einsatz von Noppenwaben besteht bislang in der aufwändigen diskontinuierlichen Herstellung mittels Plattenwerkzeugen in einer beheizbaren Presse. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit liegt der Fokus auf der Entwicklung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Noppenwaben. Bei diesem Verfahren wird das harzimprägnierte Textil zwischen zwei beheizten Werkzeugbändern in Form gebracht und anschließend ausgehärtet. Während das diskontinuierliche Verfahren nur die zeitaufwändige Fertigung vergleichsweise kleiner Noppenwabenplatten zulässt, bietet das kontinuierliche Fertigungsverfahren die Möglichkeit, Noppenwaben mit deutlich geringerem Zeitaufwand als Endlosmaterial herzustellen. Weiterhin wird im Rahmen der Arbeit aus der Analyse der bisher hergestellten einseitigen Noppenwabe eine neue symmetrische Geometrie abgeleitet. Unter anderem werden dazu die Formänderungen der Maschenware bei der Formgebung zur Noppenwabe untersucht und unterschiedliche Geometrien miteinander verglichen. Symmetrische Noppenwaben werden mit einseitigen Noppenwaben und etablierten luftfahrtzugelassenen Kernmaterialien, wie ausgewählten Schäumen und Honeycombs hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften verglichen, um deren Potential für den Einsatz als leichtes und brandfestes Kernmaterial zu beurteilen. Dafür werden kontinuierlich hergestellte Noppenwaben hinsichtlich Druckfestigkeit, Schubfestigkeit, Biegefestigkeit und Impact-Verhalten ebenso getestet wie die Anbindung an die Decklagen im Trommelschälversuch. Neben den genannten Untersuchungen, werden weitere, nicht-mechanische Charakteristika wie FST-Verhalten, Drapierbarkeit und die Möglichkeit, zusätzliche Funktionen zu integrieren, betrachtet. N2 - Sandwich structures consisting of two outer layers with a light core material in between are state of the art for the construction of lightweight structures with high mechanical load capacity. For aircraft interior the preferred core material to manufacture light sandwichpanels with good FST-properties (Fire Smoke Toxicity) are Nomex® honeycombs. For applications with low requirements concerning the mechanical properties, like covering panels, textile napcore material is an interesting alterative to honeycombs, due to the possibility to integrate functionality and their superior impact-behavior. Textile napcore material is made from a two-dimensional resin-impregnated knitted fabric that is formed to a three-dimensional nap structure and stabilized by the curing of the resin matrix. Depending on the compliance of the knitted fabric a variety of materials like thermoplastic-, aramid-, glass- or hybrid-yarn can be used. The possibility to use different yarn materials, knitting patterns, matrix materials and nap geometries for the structures results in a wide range of properties and offers excellent adaptability to numerous applications. At present, a substancial drawback of textile napcore material is its complex and costly production in a discontinuous process with a heated press. The discontinuous process is time consuming and only allows the production of comparatively small panels. In the context of this thesis an economic process for a continuous production of napcore material was developed and put into operation. The impregnated textile is formed between two heated belts and directly cured afterwards. Using the newly developed process, napcore material can be produced significantly faster as an endless material. In the course of the development of the described production process, the established single sided napcore geometry manufactured in the discontinuous process is analyzed for optimization and a symmetrical napcore geometry with better drapability is invented. Furthermore research about the deformation of the fabric is made to compare different geometries. Symmetrical napcores are analyzed in terms of mechanical properties and compared to single sided napcores and aviation-certified materials such as selected foams and honeycombs, to evaluate their prospects for lightweight applications. For symmetrical napcores mechanical properties like compressive strength, shear strength, flexural strength and impact behavior were tested as well as the bonding between core material and outer layers by drum peel test. In addition to the mechanical tests non-mechanical characteristics like flammability, drapability and the ability to integrate extra functionality are regarded. KW - Noppenwabe KW - Leichtbau KW - Kernwerkstoff KW - Noppe KW - Textilgewebe KW - Harz KW - Verbundwerkstoff KW - Knitted fabric KW - Resin KW - Composite KW - Aircraft interior KW - Core KW - Nap KW - Napcore KW - Textile fabric KW - Leichtbau KW - Wabenbauweise KW - Verbundwerkstoff Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40605 ER - TY - THES A1 - Gerbert, Sandra T1 - Die frühe Industrialisierung und die daraus resultierende Bautätigkeit des entstehenden Fabrikantentums in den vogtländischen Städten Reichenbach - Mylau - Netzschkau T1 - Early industrialisation and subsequent construction activity of the evolving industrialists in the cities Reichenbach, Mylau, Netzschkau in the Vogtland district N2 - Die Städte Reichenbach im Vogtland, Mylau und Netzschkau bilden einen Wirtschaftsbezirk, dessen Industrialisierungsprozess in der ersten Dekade des 19. Jhs. einsetzte. Reichenbach, die größte der drei Städte, konnte sich bereits 1847 zu den wichtigsten Fabrikorten in Sachsen zählen. Das Ziel der Forschungsarbeit war es die Ursachen für die frühe Industrialisierung zu analysieren, sowie die Auswirkungen der frühen Industrialisierung auf die Entstehung des Fabrikantentums, die Bautätigkeit der Fabrikanten und daraus resultierend, den Einfluss der Fabrikanten auf die städtebauliche Entwicklung der Region zu erforschen und gegenseitige Abhängigkeiten und Bedingtheiten darzustellen. Aus den analysierten wirtschaftlichen und sozialgeschichtlichen sowie städtebaulichen und architektonischen Entwicklungslinien wurden folgende Abhängigkeiten deutlich: Die frühe Industrialisierung der Reichenbacher Wirtschaftsregion basierte auf dem traditionellen Textilgewerbe, das sich aufgrund gegebener geografischer Bedingtheiten im Mittelalter herausbildete. Ab 1808 bzw. 1811 begann zunächst im Baumwolle verarbeitenden Gewerbe der Übergang von der Heimarbeit zur industriellen Massenproduktion durch die Einführung von mechanischen Spinnmaschinen und deren konzentrierte Aufstellung in einer Fabrik. Als Folge dieses Prozesses entstand das Fabrikantentum. Viele Fabrikanten spezialisierten sich in der zweiten Dekade des 19. Jhs. auf die krisenunabhängigere Herstellung von Kamm- und Streichgarnprodukten, wodurch sich die Reichenbacher Wirtschaftsregion zum Zentrum dieser Branchen innerhalb Sachsens entwickelte. Dieser wirtschaftliche Erfolg spiegelte sich auch in der umfangreichen Bautätigkeit des Fabrikantentums wider, das stetig in neue Fabrikbauten oder den Ausbau bereits bestehender investierte. Gleichermaßen war die Steigerung der Produktion mit einem zusätzlichen Arbeitskräftebedarf verbunden, wodurch die Einwohnerzahlen innerhalb der drei Städte stark anstiegen und großflächige Stadterweiterungen zur Folge hatten. Der Anschluss Reichenbachs an das Schienennetz 1846 und Netzschkaus 1851 sowie der Ausbau der städtischen Infrastruktur beschleunigten die urbanen Entwicklungsprozesse. Für die frühe Industrialisierung der Städte Reichenbach, Mylau und Netzschkau, der Entstehung des Fabrikantentums und deren Bautätigkeit war demzufolge kein Einzelereignis oder eine Einzelperson ausschlaggebend, sondern das Zusammenwirken von überregionalen und regionalen ökonomischen und gesellschaftlichen Prozessen. N2 - The cities of Reichenbach (Vogtland), Mylau and Netzschkau form an economic district, in which the industrialisation process began in the first decade of the 19th Century. Reichenbach, the largest of the three cities, could count itself already in 1847 to one of the most important factory locations in Saxony. The aim of this dissertation is to analyse the cause of the early industrialisation, as well as to explore the effects of early industrialisation on the emergence of the industrialists, the construction of the factories and as a result, the influence of the industrialists on the urban development of the region and to represent mutual dependencies and relativities. From the analysed economic, social-historic as well as urban and architectural aspects, the following dependencies were clear: the early industrialisation of the economic region of Reichenbach was based on the traditional textile industry that evolved based on some geographical conditions in the Middle Ages. From 1808 or 1811 the cotton manufacturing industry was the first to start the transition from home production to industrial mass production through the introduction of mechanical spinning machines and their focused placement in a factory. A result of this process was the development of the industrialists. In the second decade of the 19th Century the industry specialised in the production of worsted yarn and crisis-proof woollen yarn products, through which the economic region of Reichenbach developed into the industry’s centre in Saxony. This economic success was reflected in extensive building activities by the industrialists that steadily invested into new plant buildings or the expansion of existing buildings. Similarly, the increase in production was connected with an additional demand for labour, so the number of inhabitants increased rapidly in the cities, which resulted in large urban expansion. The connection of Reichenbach to the rail network in 1846 and Netzschkau in 1851 and the expansion of urban infrastructure accelerated this urban development. Therefore, not an isolated event or a single person was the determining factor for the early industrialisation of the cities Reichenbach, Mylau and Netzschkau, the emergence of the industrialists and their construction activities, but the combination of national and regional economic and social processes. KW - Reichenbach KW - Mylau KW - Netzschkau KW - Industriebau KW - Industriearchäologie KW - Kammgarnspinnerei KW - Streichgarnspinnerei KW - Göltzschtalbrücke KW - Fabrikantentum KW - Industriekultur KW - Worsted yarn KW - Woollen yarn KW - Industrial archaeology KW - Industrialists Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-24372 ER - TY - THES A1 - Gerlach, Dominic T1 - Surface and interface characterization of thin-film silicon solar cell structures T1 - Ober- und Grenzflächencharakterisierung von Dünnschichtsolarzellstrukturen N2 - The properties of Si thin films for solar cells, the interaction with different substrates and the influence of dopants are examined with synchrotron based x-ray spectroscopy – primarily x-ray emission spectroscopy (XES) and hard x-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES). The films are studied as-deposited (i.e., amorphous, a-Si) and after conversion into polycrystalline (poly-Si) employing solid phase crystallization (SPC). Si L2,3 XES spectra of thin-film Si samples can be described by a superposition of a-Si and monocrystalline Si-wafer (c-Si) reference spectra. According to a quantification based on that superposition principle, none of the investigated samples are completely crystallized – a measurable a-Si component always remains (5-20 %) regardless of deposition and treatment conditions. Based on additional results from electron back scattering diffraction different models are developed which may explain this finding. According to these models, the remnant a-Si component can be attributed to amorphous/disordered material at the grain boundaries. Using one of these models, the thickness of this grain-surrounding material s could be approximated to be (1.5 ± 0.5) nm. Further investigations of the SPC process reveal a faster crystallization for boron-doped samples, and a slower crystallization for phosphorous-doped samples, when compared to the crystallization of undoped a Si:H thin films. The peculiarities of B K XES spectra (and observed changes upon SPC) indicate that boron could act as a nucleation center promoting crystallization. Si L2,3 XES spectra of a-Si:H and P-doped poly-Si exhibit spectral features above the valence band maximum at 100 eV that could be attributed to a-Si defect states and n+-dopant states, respectively. The SPC crystallization velocity of Si thin films on ZnO:Al/glass is found to be faster than that on SiNx/glass substrate. Multiple indications for oxidization at the poly-Si/ZnO:Al interface are found based on our Si L2,3 XES analysis. Spatially resolved x-ray photoelectron spectroscopy data support this and even suggest the formation of sub-oxides or zinc silicate as an interface species. The electronic structure of the buried a-SiOx:H(B)/ZnO:Al and µc-Si:H(B)/ZnO:Al interfaces are unraveled with “depth resolved” hard x-ray photoelectron spectroscopy. A surface band bending limited to the very surface of the silicon layers is found. The valence band maxima for the Si cover layers and the ZnO:Al TCO are determined and interface induced band bending for both interfaces are derived. At the a-SiOx:H(B)/ZnO:Al interface a tunnel barrier of (0.22 ± 0.31) eV and at µc-Si:H(B)/ZnO:Al interface a tunnel barrier of (-0.08 ± 0.31) eV is determined. This explains a previously empirically found solar cell efficiency increase produced by introducing a µc-Si:H(B) buffer layer between an a-Si p-i-n cell and the ZnO:Al/glass substrate. N2 - Die Eigenschaften von dünnen Siliziumschichten für Solarzellen sowie die Einflüsse verschiedener Substrate und Dopanden auf diese Schichten werden mithilfe synchrotronbasierter Röntgenspektroskopie [primär Röntgenemissionsspektroskopie (XES) und harte Röntgenphotoelektronenspektroskopie (HAXPES)] erforscht. Die Schichten werden nach der Deposition und nach der Phasenumwandlung in polykristallines Si (poly-Si) mittels Festphasenkristallization (SPC) untersucht. Si L2,3 XES Spektren der dünnschichtigen Si Proben können als Superposition aus Referenzspektren von amorphem Silizium (a-Si) und monokristallinem Siliziumwafer (c-Si) beschrieben werden. Entsprechend der Quantifikation mithilfe dieser Referenzspektren zeigt sich, dass keines der untersuchten Proben komplett kristallin ist und unabhängig von den Depositions- und Nachbehandlungsmethoden ein messbarer a-Si Anteil (5-20%) erhalten bleibt. Nach Berücksichtigung weiterer Messungen mit Elektronenrückstreubeugung werden verschiedene Modellsysteme diskutiert, die diesen Fund zu erklären versuchen. Demnach kann der verbliebene a-Si Spektralanteil amorphem oder ungeordnetem Material an den Korngrenzen zugeordnet werden. Eines dieser Modelle schätzt die Dicke dieses kornumschließenden Materials auf (1.5 ± 0.5) nm. Weitere Untersuchungen des SPC Prozesses zeigen, dass die Kristallisation mit Bordotierung schneller und mit Phosphordotierung langsamer abläuft als bei undotierten a-Si:H Schichten. Auffälligkeiten in B K XES Spektren und speziell dessen Veränderungen bei SPC weisen darauf hin, dass Bor als Keimzentrum für die Kristallisation dient. Si L2,3 XES Spektren von a-Si:H und P-dotierten poly-Si zeigen Struktur oberhalb des Valenzbandmaximums bei 100 eV, welche a-Si Defektzuständen beziehungsweise n+-Dotierzuständen zugeordnet werden kann. Die SPC Kristallisationsgeschwindigkeit von dünnen Si Schichten auf ZnO:Al/Glas verläuft schneller als auf SiNx/Glas Substraten. Si L2,3 XES Spektren liefern mehrere Hinweise für eine Oxidation an der poly-Si/ZnO:Al Grenzfläche. Untersuchungen mit örtlich aufgelöster Photoemissionsspektrosopie bestätigen dies und deuten sogar auf die Bildung von Suboxiden oder Zinksilikat als Grenzflächenspezies hin. Die elektronische Struktur der vergrabenen a-SiOx:H(B)/ZnO:Al und µc-Si:H(B)/ZnO:Al Grenzflächen werden mithilfe „tiefenaufgelöster“ harter Röntgenspektroskopie untersucht. Es kann eine Oberflächenbandverbiegung, welche sich nur auf den nahen Oberflächenbereich beschränkt, nachgewiesen werden. Valenzbandmaxima beider Si Deckschichten und des ZnO:Al TCOs werden bestimmt und die Grenzflächenbandverbiegung für beide Grenzflächen ermittelt. An der a-SiOx:H(B)/ZnO:Al Grenzfläche wird eine Tunnelbarriere von (0.22 ± 0.31) eV und an der µc-Si:H(B)/ZnO:Al Grenzfläche eine Tunnelbarriere von (-0.08 ± 0.31) eV bestimmt. Dieser Unterschied erklärt die vorherig empirisch gewonnene Erkenntnis der Solarzelleneffizienzsteigerung bei Verwendung einer µc-Si:H(B) Pufferschicht zwischen a-Si p-i-n Zelle und dem ZnO:Al/Glas Substrat. KW - Dünnschichtsolarzelle KW - Silicium KW - Photovoltaik KW - Festkörperphysik KW - Röntgenspektroskopie KW - Photovoltaics KW - Solid-state physics KW - X-ray spectroscopy Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28254 ER - TY - THES A1 - Gerlich, Lukas T1 - In situ ARXPS Charakterisierung von tantalbasierten Barriereschichten T1 - In situ characterization of tantalum based barrier films N2 - Als eine Folge der Miniaturisierung aller integrierten elektrischen Bauteile wird der spezifische Widerstand der TaN/Ta Doppelsperrschichten ein zunehmend wichtiger Parameter für die Schaltgeschwindigkeit beim 32 nm Technologieknoten. In Rahmen dieser Arbeit wird die Optimierung der Abscheidung von TaN/Ta Stapeln durchgeführt, mit dem Ziel die Tantalnitridschichtdicke zu minimieren und das Tantal in der leitfähigeren alpha-Phase wachsen zu lassen. Im ersten Teil der Studie wurde in situ ARXPS verwendet, um das Wachstum von verschiedenen Tantalnitridschichten auf SiO2 und SiCOH in Abhängigkeit der Abscheidezeit, des Stickstoffflusses und der Abscheideleistung zu untersuchen. Im zweiten Teil wurde die kristalline Phase 20 nm dicken Tantal Schichten abgeschieden auf verschiedenen Tantalnitridschichten, die in der Wachstumsstudie vorgestellt worden sind, untersucht. Die wichtigsten Erkenntnisse sind das Auftreten von Tantalkarbid und Tantalsilizid als Zwischenschichtverbindungen bei der Abscheidung auf SiCOH und nur Tantalsilizid für die Abscheidung auf SiO2. Demzufolge wächst alpha-Tantal vorzugsweise auf Tantalkarbid und stickstoffreichen Zwischenschichten, während Silizid an der Schnittstelle das Wachstum von beta-Tantal fördert. Um die Ergebnisse zu überprüfen, wurden zwei weitere Modifikationen des Interfaces untersucht. So wurde eine kleinere Bias-Leistung für eine Abscheidung von Tantalnitrid auf SiO2 benutzt, um die Rolle des Tantalsilizids zu bestätigen. Außerdem wurde eine thermische Behandlung einer dünnen Tantalschicht auf SiCOH durchgeführt, um die Rolle des Tantalkarbids zu bestätigen. Schließlich ergab die Kontaktwiderstandsmessung in Viaketten auf strukturierten Wafern für vier ausgewählte Prozesse tendenziell den gleichen Verlauf wie die Schichtwiderstandsergebnisse der entsprechenden Barrierenaufbauten der Experimente auf blanken Testwafern. N2 - As a consequence of device shrinking the resistivity of the widely used TaN/Ta double barrier layer becomes an increasingly important parameter for device speed beyond the 32nm technology node. In this study the optimization of the deposition of TaN/Ta stacks was performed in such a way that tantalum nitride layer thickness is minimized and tantalum grows in the favorable conducting alpha-phase. In the first part of the study in situ ARXPS was used to investigate the growth of different tantalum nitride layers on SiO2 and SiOCH as a function of deposition time, nitrogen flow and deposition power. In the second part the crystalline phase of 20 nm thick tantalum layers deposited on top of the same series of tantalum nitride layers characterized in the growth study was analyzed. The main findings are the appearance of tantalum carbide and tantalum silicide as interface species for the deposition on SiOCH and only tantalum silicide for the deposition on SiO2. So alpha-tantalum grows preferably on tantalum carbide and nitrogen rich intermediate layers whereas silicide at the interface promotes the growth of beta-tantalum. To verify these findings two additional modifications of the interface were studied. A lower bias power for a deposition of tantalum nitride on SiO2 was used to confirm the role of tantalum silicide and a thermal treatment of a thin tantalum layer on SiOCH was applied to confirm the role of tantalum carbide. Finally, the contact resistance in via chains on patterned wafers for four selected processes showed the same trends as the sheet resistance of the corresponding barrier films on blanket wafer experiments. KW - Photoelektronenspektroskopie KW - Tantal KW - ARXPS KW - Barriere KW - Interface KW - Tantalum KW - ARXPS KW - Barrier KW - Interface Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28485 ER - TY - THES A1 - Gerlich, Stefan T1 - Fully monolithically integrated X-band amplifiers with frequency selective feedback T1 - Vollständig monolithisch integrierte X-Band Verstärker mit frequenz-selektiver Rückkopplung N2 - The thesis addresses the design of monolithically integrated radio frequency amplifiers for X-band applications. The focus is on low-voltage low-noise amplifiers and efficient power amplifiers with high output power level. The challenge here is to realize stable amplifiers with remarkable performance metrics at low supply voltages. The general approach for stabilization amplifiers in the above frequency range is the use of a cascode topology which, however, requests higher supply voltages then single transistor operation. By using a special passive frequency-selective feedback, the use of the cascode topology could be avoided, and the amplifiers are stabilized over the entire frequency spectrum. Simultaneously, this feedback is used to neutralize the intrinsic feedback of the transistor at operating frequencies. As a result, a frequency dependent performance degeneration of the transistor can be mitigated. This work describes the influence of the passive frequency-selective feedback. Its usage as well its limitation are explained using the examples of a realized low noise amplifier and different power amplifiers. Further, the design of radio frequency amplifiers at X-band frequencies that employs silicon-germanium heterojunction bipolar transistors is described. All amplifiers were either incorporated in a 0.25 µm SiGe:C BiCMOS technology or in a 0.35 µm SiGe:C bipolar technology. The main achievements of this work include: - A 8.7 GHz narrow-band low noise amplifier incorporated in a 0.35 µm SiGe bipolar technology. The noise figure is 2.2 dB and the gain 28 dB at a supply voltage of 3 V. The low noise amplifier was subsequently used for a design of a double-balanced I/Q mixer. - Two packaged high efficient power amplifiers operating at a center frequency of 12 GHz. They are incorporated in a 0.35 µm SiGe bipolar technology. One amplifier uses a transformer-based output matching network and achieves 30.9 % of power-added efficiency and 23.9 dBm of maximum output power at a supply voltage of 1.8 V. The second amplifier utilizes an LC-balun for impedance matching at the output and a power-added-efficiency of 38 % at 1.8 V is measured. The maximum output power was 23.4 dBm. - A power amplifier in a 0.35 µm SiGe bipolar technology that uses power combining techniques to achieve 30 dBm (1 W) and 30 % of power-added efficiency at 10 GHz and 2 V supply voltage. - Two power amplifiers, incorporated in a 0.25 µm SiGe:C BiCMOS technology, demonstrating the capability of a non-advanced SiGe process to be used for radio frequency power applications. Power combining techniques, the use of the passive frequency-selective feedback and layout optimization enables the realization of power amplifiers which exhibit an output power of 30 dBm and a power-added efficiency of 35 % at supply voltages lower as 2.6 V. N2 - Die Dissertation beschäftigt sich mit der Entwicklung von monolithisch integrierten Hochfrequenzverstärkern für X-Band Anwendungen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf rauscharmen Niederspannungs-Verstärkern und effizienten Leistungsverstärkern mit hoher Ausgangsleistung. Die Herausforderung hierbei ist es stabile Verstärker mit markanten Leistungswerten bei niedrigen Versorungsspannungen zu realisieren. Der allgemeine Ansatz zur Stabilisierung von Verstärkern im genannten Frequenzbereich erfolgt über die Verwendung einer Kaskode, welche jedoch höhere Versorungsspannung benötigt als der Einsatz eines einzelnen Einzeltransistor. Durch den Einsatz einer speziellen passiven frequenzselektiven Rückkopplung konnte die Verwendung einer Kaskoden-Topologie vermieden werden und die Verstärker werden über das gesamte Frequenzspektrum stabilisiert. Gleichzeitig ermöglicht die eingesetzte Rückkopplung eine Neutralisierung der intrinischen Rückkopplung des Transistors. Infolgedessen kann die frequenzbedingte Leistungsverschlechterung des Transistors abgeschwächt werden. Diese Arbeit beschreibt den Einfluss der passiven frequenzselektiven Rückkopplung. Ihre Verwendung als auch ihre Anwendungsgrenzen werden anhand eines realisierten rauscharmen Verstärkers und verschiedenen Leistungsverstärkern erklärt. Weiterhin wird der Entwurf von Hochfrequenzverstärkern für X-Band Frequenzen erläutert, die Siliciumgermanium Heterostruktur-Bipolartransistor verwenden. Alle Verstärker wurden entweder in einer 0.25 µm SiGe:C BiCMOS-Technologie oder in einer 0.35 µm SiGe:C Bipolar-Technologie realisiert. Wichtige Ergebnisse, die in dieser Arbeit enthalten sind: - Ein 8.7 GHz schmalbandiger rauscharmer Verstärker, welcher in einer 0.35 µm SiGe Bipolar-Technologie gefertigt wurde. Die Rauschzahl beträgt 2.2 dB und die maximale Verstärkung 28 dB bei einer Versorgungsspannung von 3 V. Dieser Verstärker wurde im Anschluss für das Design eines doppelt-symmetrischen Mischers verwendet. - Zwei hoch effiziente und gehäuste Leistungsverstärker, welche bei einer Mittenfrequenz von 12 GHz betrieben werden. Sie wurden in einer 0.35 µm SiGe Bipolar-Technologie realisiert. Ein Leistungsverstärker verwendet als Ausgangsanpassnetzwerk einen Transformator und erreicht einen Leistungswirkungsgrad von 31.5 % und eine Ausgangsleistung von 23.9 dBm bei einer Versorungsspannung von 1.8 V. Der zweite Verstärker verwendet zur Impedanzanpassung einen LC-Balun am Ausgang und es wurde ein Leistungswirkungsgrad 37.9 % bei 1.8 V gemessen. Die maximale Ausgangsleistung betrug 23.4 dBm. - Ein Leistungsverstärker in einer 0.35 µm SiGe Bipolar-Technologie welcher durch Leistungskombinierung eine Ausgangsleistung von 30 dBm (1 W)und einen Leistungswirkungsgrad von 30 % erreicht. Die Versorgungspannung liegt bei 2 V. Zwei Leistungsverstärker, gefertigt in einer 0.25 µm SiGe:C BiCMOS-Technologie, demonstrieren die Möglichkeit einen weniger fortschrittlichen SiGe-Prozesses für Hochfrequenz-Leistungsanwendungen zu verwenden. Leistungskombinierung, die Verwendung der passiven frequenzselektiven Rückkopplung und Layoutoptimierung ermöglichten die Realisierung von Leistungsverstärkern mit 30 % Ausgangsleistung und einem Leistungswirkungsgrad von 35 % bei Versorgungsspannungen unter 2.6 V. KW - Amplifier KW - PA KW - X-Band KW - SiGe KW - Rauscharm KW - Leistungsverstärker KW - Verstärker KW - Low-Noise KW - SiGe KW - X-band KW - Hochfrequenzverstärker KW - Leistungsverstärker Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39255 ER - TY - THES A1 - Gerling, Charlotte T1 - Economics of climate adaptation for biodiversity conservation T1 - Ökonomie der Klimaanpassung zum Schutz der biologischen Vielfalt N2 - Climate change is a major threat to biodiversity and ecologists have identified necessary adaptation strategies. However, little research has been conducted so far on the economics of climate adaptation for biodiversity conservation. Three challenges arise from an economic perspective: How to (1) assess the impact of climate change on the cost-effectiveness of conservation, (2) consider the increasing uncertainty, and (3) evaluate conservation policy instruments under climate change. Addressing these challenges provides a thus far largely unexplored perspective on the economics of biodiversity conservation. This perspective relies on novel methodologies and provides policy-relevant insights. In this thesis, these challenges are addressed in eight articles. Chapter 2 presents a novel economic evaluation framework to assess policy instruments for climate adaptation. Specific criteria are developed, their relevance for different strategies is assessed and suitable instruments identified. Chapters 3 and 4 have a methodological focus as two climate-ecological-economic (CEE) models are developed. Chapter 3 presents an applied model integrating detailed sub-models able to assess the cost-effective spatio-temporal allocation of conservation measures. In chapter 4, methods from operations research are developed further to identify optimal time series of reserve networks. In both chapters, cost-effective conservation plans are identified in case study applications. In chapter 5, CEE modelling is applied to examine the role of uncertainties regarding future climatic conditions. It is found that a trade-off between expected performance and robustness emerges in the case study in the future. In chapters 6 to 8, CEE modelling is used to assess policy instruments under climate change. Chapter 6 examines an agri-environment scheme: cost-effectiveness requires flexibility in adapting the timing of conservation measures due to species’ adaptations and changes in costs. Chapter 7 examines two versions of land purchase: a “no sale” policy which prohibits sales for ecological reasons and a “sale” policy to enhance spatial flexibility for adaptation. A new trade-off is identified: while “no sale” mainly increases habitat permanence of expanding habitat types, “sale” improves the outcome for increasingly threatened habitat types. Chapter 8 is novel in its comparative analysis of two policy instruments considering spatial and management flexibility in a case study. It is found that in the case study, conservation contracts are more cost-effective than land purchase, but that the relative suitability switches when the conservation agency is able to capture producer rents. Finally, chapter 9 uses the results of chapters 3 and 5 to develop an innovative teaching tool for students to learn about cost-effective biodiversity conservation under climate change. N2 - Der Klimawandel ist eine große Bedrohung für Arten und Ökolog*innen haben Anpassungsstrategien entwickelt. Bisher gibt es jedoch kaum Forschung zur Ökonomie der Klimaanpassung zum Artenschutz. Aus ökonomischer Sicht ergeben sich 3 Herausforderungen: (1) Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Kosteneffizienz des Artenschutzes abzuschätzen, (2) steigende Unsicherheit zu berücksichtigen und (3) Instrumente des Artenschutzes unter Klimawandel zu bewerten. Die Herausforderungen stellen eine bisher kaum erforschte Perspektive der Ökonomie des Artenschutzes dar, die auf neuartigen Methoden beruht und naturschutzpolitisch relevante Erkenntnisse liefert. In dieser Arbeit werden die Herausforderungen in 8 Artikeln untersucht. Kapitel 2 stellt einen neuartigen, ökonomischen Bewertungsrahmen für Politikinstrumente zur Klimaanpassung vor. Spezifische Kriterien werden entwickelt, ihre Relevanz für verschiedene Strategien bewertet und geeignete Instrumente identifiziert. Kapitel 3 und 4 haben einen methodischen Schwerpunkt da zwei klima-ökologisch-ökonomische (KÖÖ) Modelle entwickelt werden. Kapitel 3 stellt ein angewandtes Modell vor, das detaillierte Teilmodelle integriert und mithilfe dessen die kosteneffiziente raum-zeitliche Allokation von Artenschutzmaßnahmen identifiziert werden kann. In Kapitel 4 werden Methoden des Operations Research weiterentwickelt um optimale Zeitreihen von Naturschutzgebieten zu identifizieren. In beiden Kapiteln werden in Anwendungsbeispielen kosteneffiziente Artenschutzpläne für Fallstudien ermittelt. In Kapitel 5 wird KÖÖ-Modellierung genutzt, um die Rolle von Unsicherheiten in Bezug auf künftige klimatische Bedingungen zu untersuchen. Es zeigt sich, dass in der Fallstudie ein Zielkonflikt zwischen Erwartungswerten und Robustheit entsteht. In Kapiteln 6-8 wird KÖÖ-Modellierung genutzt, um Politikinstrumente unter Klimawandel zu bewerten. Kapitel 6 untersucht ein Agrarumweltprogramm: Kosteneffizienz erfordert zeitliche Flexibilität bei der Anpassung der Maßnahmen aufgrund von Artanpassungen und Kostenänderungen. Kapitel 7 untersucht zwei Varianten des Landkaufs: eine „no sale“-Strategie, die Verkäufe aus ökologischen Gründen verbietet und eine „sale“-Strategie, die die räumliche Anpassungsfähigkeit erhöht. Ein neuer Zielkonflikt wird identifiziert: Während „no sale“ die Habitatpermanenz von sich ausbreitenden Habitattypen erhöht, verbessert „sale“ das Ergebnis für zunehmend bedrohte Habitattypen. Kapitel 8 ist neuartig in seiner vergleichenden Analyse von 2 Politikinstrumenten unter Berücksichtigung von räumlicher und Management-Flexibilität in einer Fallstudie. Es zeigt sich, dass in der Fallstudie Naturschutzverträge kosteneffizienter sind, dass sich die relative Eignung jedoch ändert wenn die Naturschutzstiftung Produzentenrenten abfängt. In Kapitel 9 werden Ergebnisse aus Kapitel 3 und 5 verwendet, um eine innovative Lernsoftware zum kosteneffizienten Artenschutz bei Klimawandel zu entwickeln. KW - Biodiversity conservation KW - Climate change KW - Climate-ecological-economic modelling KW - Cost-effectiveness KW - Uncertainty KW - Biodiversitätsschutz KW - Klimawandel KW - Klima-ökologisch-ökonomische Modellierung KW - Kosteneffizienz KW - Unsicherheit KW - Umweltbewertung KW - Klimaänderung KW - Ökologie KW - Konzeptionelle Modellierung KW - Ökoeffizienz Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-62601 ER - TY - THES A1 - Gerull, Linda T1 - Dynamics of microbial metabolic activities during stream ecosystem succession : insights from field observations and flume experiments T1 - Prozesse des mikrobiellen Kohlenstoffumsatzes während der initialen Fließgewässerentwicklung : Ergebnisse aus Freilanduntersuchungen und Rinnenexperimenten N2 - Processes of microbial carbon transformation and accumulation during initial stream succession were investigated. Studies were carried out in the experimental watershed Chicken Creek, constructed to investigate ecosystem succession, and additionally in experimental flumes simulating sand-bed streams. In a one year investigation, microbial respiration in soils and sediments along the hydrologic flow path of three stream corridors in the Chicken Creek watershed was measured. Contrary to expectation, respiration rates of rewetted soil and sediment from dry stream channels were similar to rates measured with sediments collected in the perennial channel sections. This suggested that permanent water availability was not a main factor determining metabolic potential in this early successional watershed. In an outdoor flume experiment it was determined whether shallow (1cm) and deep (4cm) sediment disturbances in small sand-bed streams have similar effects on whole-stream metabolism, and whether autotrophic and heterotrophic processes and organisms respond in similar ways. Results suggested that disturbing sediments during early successional stages had no effect on whole-stream metabolism, whereas in advanced stages, deep but not shallow sediment disturbance could lead to a transitory shift towards heterotrophy. Changes in riparian and in-stream vegetation during stream succession come along with different amounts and types of organic matter input in stream ecosystems. It was tested to determine if increasing quality and quantity of litter input changes whole-stream metabolism and activity and structure of microbial communities associated with sediments and leaves. Whole-stream metabolism was found to be similar in all treatments because sediments and leaves were constrained by oxygen and nutrient availability. There seemed to be compensation between the effect of algae fueling microbial activity in open-land treatments and microbial use of allochthonous carbon sources in the litter treatments. Fungal and bacterial activity associated with leaves was unaffected by the background litter standing stock, but the structure of communities was affected. However, leaf quality had a clear effect on microbial activity and community structure with higher activity on tree compared to grass leaves. N2 - In dieser Arbeit wurden Prozesse des mikrobiellen Kohlenstoffumsatzes während der initialen Gewässerentwicklung untersucht. Die Arbeiten wurden im experimentellen Wassereinzugsgebiet „Hühnerwasser“ durchgeführt, welches eigens dafür angelegt wurde, initiale Ökosystementwicklung zu untersuchen. Zusätzlich wurde eine experimentelle Fließrinnenanlage verwendet. In drei Gewässerkorridoren des Hühnerwasser-Einzugsgebiets wurde über einen einjährigen Beprobungszeitraum die mikrobielle Respiration in Böden und Gewässersedimenten entlang von Fließpfaden gemessen. Entgegen aller Annahmen, gab es keine Unterschiede in den Respirationsraten zwischen Sedimenten aus permanent fließenden und wiedervernässten, trockenen Gewässerabschnitten oder Bodenproben. Die sedimentgebundene mikrobielle Aktivität wurde demnach nicht hauptsächlich durch dauerhafte Wasserverfügbarkeit bestimmt. In einem Rinnenexperiment wurde getestet, ob flache (1cm) und tiefe (4cm) Sedimentumlagerungen sich ähnlich auf den Gesamtmetabolismus von Sandbächen auswirken, und ob autotrophe und heterotrophe Organismen und Prozesse ähnlich auf diese Störung reagieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Störung durch Sedimentumlagerung zu einem frühen Zeitpunkt keinen Einfluss auf den Gesamtmetabolismus hatte. Während des späteren Sukzessionsstadiums führte jedoch die tiefe, nicht aber die flache Sedimentumlagerung zu einem temporären Übergang des Systems in die Heterotrophie. Während der Gewässerentwicklung führt die Sukzession der Vegetation sowohl im Gerinne als auch im Uferbereich dazu, dass zunehmend Streu in Fließgewässer eingetragen wird, zunächst vor allem Gräser, später vor allem von Bäumen stammendes Laub. Es wurde experimentell getestet, ob die zunehmende Qualität und Quantität von Streu den Gesamtmetabolismus und die an Sedimente und Laubblätter gebundene mikrobielle Aktivität und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaften verändern. Der Gesamtmetabolismus zeigte sich vom Streueintrag unabhängig, wurde aber offenbar durch Sauerstoff und Nährstoffe limitiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass im Offenlandstadium labiler Kohlenstoff von benthischen Algen die Aktivität von bakteriellen Gemeinschaften antreibt, während in den simulierten Gehölzstadien die heterotrophe Aktivität durch den von der Streu stammenden Kohlenstoff angetrieben wird. Der Eintrag von Streu mit steigender Qualität und Quantität hatte keinen Einfluss auf die mikrobielle Aktivität am einzelnen Blatt. Die Qualität der Blätter selbst hatte hingegen starke Auswirkungen auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft, was sich durch eine erhöhte mikrobielle Aktivität am Birkenlaub im Vergleich zur Grasstreu zeigte. KW - Welzow KW - Braunkohlentagebau KW - Fließgewässer KW - Sediment KW - Atmung KW - Fließgewässer KW - Sedimentrespiration KW - Hühnerwasser KW - Kohlenstoffumsatz KW - Sukzession KW - Sand-bed stream KW - Whole-stream metabolism KW - Chicken Creek KW - Succession KW - Carbon transformation processes Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-23500 ER - TY - RPRT A1 - Gerwin, Werner A1 - Schaaf, Wolfgang A1 - Biemelt, Detlef A1 - Elmer, Michael A1 - Maurer, Thomas A1 - Schneider, Anna T1 - The Artificial catchment 'Hühnerwasser' (Chicken Creek): construction and initial properties N2 - In this first volume of the series ‘Ecosystem Development’, the geographic situation of the artificial catchment 'Chicken Creek', its construction and fundamental structures, as well as an outline of the comprehensive monitoring program are introduced. Established in autumn 2005 thanks to financial support from the Brandenburg University of Technology and the State of Brandenburg itself, the monitoring program was set up in order to document the highly dynamic development of this initial-phase system and describe the newly emerging structures both qualitatively and quantitatively. The data provided by the central monitoring project can also be used as the fundamental basis for a number of other scientific projects. The objective of this series is to document this important research site, including the changes occurring during the ongoing initial stages of ecosystem development. Whereas this volume presents the site itself and the general concept of the monitoring investigations, the following volumes in the series will present the results gathered during each phase of the investigative period. N2 - In diesem ersten Band der Schriftenreihe "Ecosystem Development" werden die geographische Situation, der Bau und grundlegende Strukturen sowie das umfassende Monitoringprogramm im künstlichen Wassereinzugsgebiet "Hühnerwasser" vorgestellt. Im Herbst 2005 konnte mit finanzieller Unterstützung durch die BTU Cottbus und das Land Brandenburg das Monitoringprogramm eingerichtet werden, um die hoch dynamischen Entwicklungen dieses initialen Systems zu dokumentieren und die sich neu entwickelnden Strukturen sowohl qualitativ wie auch quantitativ zu beschreiben. Die durch das zentrale Monitoring gewonnenen Daten können als grundlegende Basis für zahlreiche wissenschaftliche Projekte genutzt werden. Das Ziel dieser Schriftenreihe ist die Dokumentation dieses wichtigen Forschungsgeländes mit seinen Veränderungen während der andauernden Initialphase der Ökosystementwicklung. Während dieser Band die Fläche selbst und das generelle Konzept der Monitoringuntersuchungen vorstellt, befassen sich die folgenden Bände der Reihe mit den Ergebnissen verschiedener Untersuchungszeiträume. T3 - Ecosystem development - 1 KW - Welzow KW - Braunkohlentagebau KW - Rekultivierung KW - Wassereinzugsgebiet KW - Ökosystem KW - Ökosystem KW - Künstliches Wassereinzugsgebiet KW - Hühnerwasser KW - Ecosystem KW - Artificial catchment KW - Chicken Creek Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-20725 SN - 1867-7800 ER - TY - THES A1 - Getzlaff, Jörn T1 - Erdgas als Kraftstoff für Kfz-Verbrennungsmotoren N2 - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird auf grundlegende Unterschiede im Brennverfahren von Benzin- und Erdgasmotoren eingegangen. Außerdem werden verschiedene Maßnahmen dargestellt, die bei einer konsequenten Auslegung des Brennverfahrens auf den Kraftstoff Erdgas zu deutlichen Wirkungsgradvorteilen führen und somit den Nachteil der geringen Speicherdichte von Erdgas (Reichweite von Erdgasfahrzeugen) verringert. Die vorliegende Arbeit soll dem interessierten Ingenieur und Studenten des Maschinenbaus einen Überblick über die Nutzung gasförmiger Kraftstoffe für den Antrieb von Kraftfahrzeugen geben. Auf die Grundlagen der Thermodynamik und der motorischen Verbrennung wird dort näher eingegangen, wo es für das Verständnis der Zusammenhänge unabdingbar ist. Hier sei auch auf die einschlägige Literatur verwiesen. Ziel ist es zu zeigen, inwiefern sich die Brennverfahren für einen kleinvolumigen Pkw-Motor von den Großgasmotoren hinsichtlich des Nutzungsprofils unterscheiden und welche Wege zur Wirkungsgradsteigerung möglich sind. KW - Kraftfahrzeug KW - Verbrennungsmotor KW - Erdgasantrieb Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-32413 ER - TY - THES A1 - Geyer, Thomas T1 - Trailing edge noise generation of porous airfoils T1 - Schallentstehung an der Hinterkante poröser Tragflügelprofile N2 - The use of open-porous, flow-permeable materials is one possible method to reduce the generation of flow induced noise, for example at the trailing edge of wings or airfoils. Subject of the present dissertation is an experimental study of the noise generation at the trailing edge of porous airfoils compared to that of a non-porous reference airfoil of equal chord length. This includes the investigation of the mechanisms responsible for the noise reduction. Additionally, it is of special interest how the different parameters of the porous materials affect the noise generation. Detailed experiments were conducted on a non-porous reference airfoil and a set of 16 porous airfoils at various flow speeds in an open jet wind tunnel. All measurements were performed in subsonic flow, the corresponding maximum chord based Reynolds number is approximately 780,000. The porous materials are mainly characterized by their air flow resistivity. The acoustic measurements were performed using microphone array technology and the resulting data were processed by the application of an advanced three-dimensional beamforming algorithm. To include the aerodynamic efficiency of the porous airfoils in the analysis of the potential trailing edge noise reduction, the corresponding lift forces and drag forces have been measured. Additional hot-wire measurements in the turbulent boundary layer of a subset of the airfoils were performed to enable conclusions on the physical mechanisms that are responsible for the trailing edge noise reduction. In the examined range of frequencies, it was found that a noticeable trailing edge noise reduction can be achieved through the use of porous airfoils despite losses in aerodynamic efficiency. The highest noise reduction per unit lift force was measured for porous airfoils with medium to high air flow resistivities. While a trailing edge noise reduction was observed mainly at medium frequencies, the trailing edge noise spectra of porous airfoils with low and medium air flow resistivities were found to exceed the trailing edge noise of the reference airfoil at high frequencies. This is assumed to be a contribution of surface roughness noise, since the porous materials are characterized by an increased surface roughness compared to the rather smooth surface of the reference airfoil. The boundary layer thickness as well as the boundary layer displacement thickness of the porous airfoils are noticeably larger than that measured at the reference airfoil. The examination of spectra of the turbulent velocity fluctuations showed that the peak measured above the trailing edge of the porous airfoils is at a noticeably lower frequency than that measured at the reference airfoil. Additionally, turbulence spectra measured at different chord positions along the surface of the airfoils revealed that the cause of the measured trailing edge noise reduction at medium and high frequencies may be a shift of the spectra toward lower frequencies with increasing chord position. And while this shift could be observed for both the reference airfoil and the porous airfoils, it is notably stronger for the porous airfoils. The results of the hot-wire measurements also lead to the assumption that the high frequency range of the velocity fluctuations is damped when the turbulence convects over the surface of the porous airfoils, an effect called hydrodynamic damping. Based on turbulence spectra measured above the trailing edge of five airfoils, a simple trailing edge noise prediction model was developed following the fundamental theory by Ffowcs Williams and Hall on the generation of noise in the vicinity of the edge of a semi-infinite flat plate. It is thereby assumed that the spectral shape of the trailing edge noise is related to the spectral shape of the turbulent velocity fluctuations in close proximity to the trailing edge, while the overall amplitude is determined by a convection velocity that is proportional to the mean flow velocity of the fluctuations. One possible application of the resulting model is the prediction of the trailing edge noise based on the input of the measured turbulence spectrum and the corresponding mean flow velocity close to the trailing edge of an airfoil. A more convenient application of the model is the trailing edge noise prediction based on an estimated turbulence spectrum and the corresponding mean flow velocity based on approximations developed in the present dissertation, without the necessity of detailed constant temperature anemometry measurements. The agreement between predicted and measured trailing edge noise spectra was found to be satisfying for both cases, especially when considering the rather basic approach of the model. N2 - Die Verwendung von offen-porösem, luftdurchlässigem Material ist eine mögliche Methode zur Minderung der Schallentstehung durch Umströmung, wie zum Beispiel an der Hinterkante von Schaufelprofilen oder Tragflügeln. Inhalt der vorliegenden Dissertation ist die experimentelle Untersuchung der Schallentstehung an der Hinterkante poröser Profile verglichen mit der Schallentstehung an der Hinterkante eines nichtporösen Referenzprofils gleicher Sehnenlänge. Die Studie beinhaltet zudem die Untersuchung der für die Schallminderung verantwortlichen Mechanismen sowie des Einflusses der Materialparameter der porösen Profile auf die Schallentstehung. In einem Freistrahlwindkanal fanden bei einer Reihe von subsonischen Strömungsgeschwindigkeiten umfangreiche Messungen an einem nichtporösen Referenzprofil und 16 porösen Profilen statt. Die maximale Reynoldszahl betrug etwa 780.000. Die porösen Materialien werden in erster Linie durch ihren längenbezogenen Strömungswiderstand charakterisiert. Akustische Messungen im Windkanal wurden mit Hilfe der Mikrofonarraymesstechnik durchgeführt, die Verarbeitung der Messdaten erfolgte mit Hilfe eines dreidimensionalen Beamforming-Algorithmus. Um die aerodynamische Effizienz der porösen Profile in die Auswertung einzubeziehen, erfolgte die Messung von Auftriebskraft und Widerstandskraft. Um Rückschlüsse auf die zugrunde liegenden Mechanismen der Schallreduktion zu erlauben, wurden zusätzliche Hitzdrahtmessungen in der Grenzschicht ausgewählter Profile durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass sich trotz aerodynamischer Verluste eine deutliche Minderung des Hinterkantenschalls durch den Einsatz poröser Profile erzielen lässt. Die größte Schallreduktion pro Auftriebskraft konnte für poröse Profile mit mittleren und hohen längenbezogenen Strömungswiderständen gemessen werden. Bei sehr hohen Frequenzen erzeugen poröse Profile mit geringen und mittleren längenbezogenen Strömungswiderständen zum Teil einen gegenüber dem Referenzprofil erhöhten Schalldruckpegel, wobei vermutet wird, dass dies ein Effekt der Oberflächenrauigkeit der porösen Profile und damit ein Beitrag von Rauigkeitslärm ist. Poröse Profile weisen gegenüber dem nichtporösen Profil eine größere Grenzschichtdicke als auch eine größere Grenzschichtverdrängungsdicke auf. Die Untersuchung der Spektren der Schwankungsgeschwindigkeit innerhalb der turbulenten Grenzschicht über der Hinterkante der Profile zeigte, dass das Maximum der Turbulenz für die porösen Profile bei deutlich tieferen Frequenzen liegt als das Maximum der über der Hinterkante des Referenzprofils gemessenen Turbulenz. Messungen der Turbulenzspektren an verschiedenen Positionen entlang der Oberfläche der Profile in Strömungsrichtung ergaben zudem, dass die mutmaßliche Ursache der Schallminderung durch die porösen Profile eine Verschiebung der Turbulenzspektren mit zunehmendem Abstand von der Vorderkante hin zu niedrigeren Frequenzen ist. Diese Verschiebung wurde sowohl für das Referenzprofil als auch für die porösen Profile festgestellt, jedoch ist sie im Fall der porösen Profile viel deutlicher ausgeprägt. Die Ergebnisse der Hitzdrahtmessungen führten darüber hinaus zu der Annahme, dass ein Teil der turbulenten kinetischen Energie im Bereich hoher Frequenzen bei der Konvektion über die Oberfläche der porösen Profile gedämpft wird. Basierend auf über der Hinterkante von fünf Profilen gemessenen Turbulenzspektren wurde in Anlehnung an die Theorie von Ffowcs Williams und Hall über die Schallentstehung an einer halbunendlichen Platte ein einfaches Modell zur Vorhersage von Hinterkantenschall entwickelt. Die dabei zugrunde liegende Annahme ist, dass das Spektrum des Hinterkantenschalls von den gemessenen Turbulenzspektren abgeleitet werden kann, während die Amplitude eine Folge der Turbulenzkonvektionsgeschwindigkeit ist. Ein möglicher Einsatz des Vorhersagemodells ist die Berechnung des Hinterkantenschalls aus gemessenen Turbulenzspektren und den entsprechenden gemessenen mittleren Geschwindigkeiten in der Nähe der Hinterkante. Eine zweckmäßigere Einsatzmöglichkeit ist jedoch die Berechnung des Hinterkantenschalls aus modellierten Turbulenzspektren und Konvektionsgeschwindigkeiten, ohne die Notwendigkeit von detaillierten Hitzdrahtmessungen. Ein Vergleich zwischen gemessenen und vorhergesagten Hinterkantenschalldruckspektren zeigte in beiden Fällen eine zufriedenstellende Übereinstimmung, vor allem vor dem Hintergrund des relativ einfachen Modellansatzes. KW - Tragflügel KW - Schallerzeugung KW - Minderung Hinterkantenschall KW - Poröse Tragflügelprofile KW - Längenbezogener Strömungswiderstand KW - Mikrofonarray KW - Schallvorhersagemodell KW - Trailing edge noise reduction KW - Porous airfoils KW - Air flow resistivity KW - Microphone array KW - Trailing edge noise prediction model Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22855 ER - TY - JOUR A1 - Geyer, Thomas A1 - Windisch, Thomas A1 - Fritsche, Christoph A1 - Sarradj, Ennes T1 - Dataset on permeability of wings from owls and non-silently flying birds T1 - Datensatz zur Luftdurchlässigkeit der Flügel von Eulen und nicht-leise fliegenden Vögeln N2 - The very soft and flow-permeable plumage is among the special adaptations of the owl that the silent flight is attributed to. Using a specially designed apparatus that provides a low-speed volume flow of air through a small sample of porous materials, measurements of the air flow permeability were performed in accordance to ISO 9053 on a total of 39 prepared wing specimen from six different bird species, including three species of silently flying owls and three non-silently flying bird species. The resulting data set described in the present paper contains the static airflow resistance measured at different positions on the wing. N2 - Das weiche und luftdurchlässige Gefieder der Eule ist eine der Anpassungen, die als verantwortlich für den leisen Flug der Eule gelten. In Anlehnung an ISO 9053 wurde die Durchlässigkeit des Eulengefieders mit Hilfe einer speziellen Messeinrichtung an insgesamt 39 präparierten Flügeln von 6 verschiedenen Vogelarten gemessen. Dazu gehörten drei Spezies von leise fliegenden Eulen sowie drei Spezies von nicht-leise fliegenden Vögeln. Der vorliegende Beitrag beschreibt den resultierenden Datensatz des an verschiedenen Flügelpositionen gemessenen Durchströmungswiderstands. KW - Owl wing KW - Air flow resistivity KW - Permeability KW - Silent flight KW - Acoustics KW - leiser Eulenflug KW - Strömungswiderstand KW - Permeabilität KW - Eulenflug KW - Akustik KW - Eulen KW - Vogelflug KW - Strömungswiderstand KW - Akustik KW - Permeabilität Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1016/j.dib.2023.109825 ER - TY - JOUR A1 - Ghermann, Diana E. A1 - Zander, Thorsten O. T1 - Towards neuroadaptive chatbots : a feasibility study JF - Front. Neuroergonomics N2 - Large-language models (LLMs) are transforming most industries today and are set to become a cornerstone of the human digital experience. While integrating explicit human feedback into the training and development of LLM-based chatbots has been integral to the progress we see nowadays, more work is needed to understand how to best align them with human values. Implicit human feedback enabled by passive brain-computer interfaces (pBCIs) could potentially help unlock the hidden nuance of users' cognitive and affective states during interaction with chatbots. This study proposes an investigation on the feasibility of using pBCIs to decode mental states in reaction to text stimuli, to lay the groundwork for neuroadaptive chatbots. Two paradigms were created to elicit moral judgment and error-processing with text stimuli. Electroencephalography (EEG) data was recorded with 64 gel electrodes while participants completed reading tasks. Mental state classifiers were obtained in an offline manner with a windowed-means approach and linear discriminant analysis (LDA) for full-component and brain-component data. The corresponding event-related potentials (ERPs) were visually inspected. Moral salience was successfully decoded at a single-trial level, with an average calibration accuracy of 78% on the basis of a data window of 600 ms. Subsequent classifiers were not able to distinguish moral judgment congruence (i.e., moral agreement) and incongruence (i.e., moral disagreement). Error processing in reaction to factual inaccuracy was decoded with an average calibration accuracy of 66%. The identified ERPs for the investigated mental states partly aligned with other findings. With this study, we demonstrate the feasibility of using pBCIs to distinguish mental states from readers' brain data at a single-trial level. More work is needed to transition from offline to online investigations and to understand if reliable pBCI classifiers can also be obtained in less controlled language tasks and more realistic chatbot interactions. Our work marks preliminary steps for understanding and making use of neural-based implicit human feedback for LLM alignment. KW - Passive brain-computer interfaces (pBCI) KW - Large-language models (LLM) KW - Error-processing KW - Moral judgment KW - AI alignment Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.3389/fnrgo.2025.1589734 SN - 2673-6195 VL - 6 PB - Frontiers CY - Lausanne ER - TY - THES A1 - Ghomsi Wabo, Samuel T1 - Aktivierung stickstoffmodifizierter Kohlenstoffmaterialien mit KOH : Untersuchungen zum Porenbildungsprozess sowie zum Stickstoffaustrag T1 - Activation of nitrogen-modified carbon materials with KOH : investigations into the pore-formation process and nitrogen release N2 - In dieser Arbeit wurden der Aktivierungsprozess und der Stickstoffaustrag während der KOH-Aktivierung stickstoffmodifizierter Kohlenstoffmaterialien untersucht, um die spezifischen und synergistischen Beiträge von Stickstoff und KOH zur Porositätsbildung in diesen Materialien zu klären. Hierfür wurden geeignete Referenzsysteme aus verschiedenen Kohlenstoffquellen (Cellulose und Phenolharz) hergestellt, bei denen Syntheseparameter wie der Harnstoffgehalt, die KOH-Konzentration und die Karbonisierungstemperatur systematisch variiert wurden. Es wurde festgestellt, dass eine Erhöhung des Harnstoffgehalts in der Synthesemischung zu einem höheren Stickstoffgehalt in den Charcoals führt – ein Effekt, der bei cellulosebasierten Materialien ausgeprägter ist. Die KOH-Aktivierung führte, unabhängig von der verwendeten Kohlenstoffquelle, zu einem erheblichen Stickstoffaustrag. Bei hohen KOH-Konzentrationen (> 10 M) war kein Stickstoff mehr im Material nachweisbar, was eng mit der Bildung einer ausgeprägten Porosität zusammenhängt. Allerdings zeigte sich, dass der Gewinn an Porenvolumen durch den Austrag stickstoffhaltiger Spezies relativ gering ist. Stickstoff wirkt hauptsächlich als Katalysator für Redoxreaktionen zwischen KOH bzw. dessen Zersetzungsprodukten und Kohlenstoff, indem er die Bildung von K₂CO₃ begünstigt. Diese Kaliumspezies können die graphitische Struktur des Materials zerstören und zusätzliche chemische Prozesse unterstützen, was zu einer intensiveren Aktivierung führt. Die Bildung von K₂CO₃ ist stark vom Stickstoffgehalt abhängig und wurde ausschließlich bei Kohlenstoffen beobachtet, die mit einer Kombination aus hoher KOH-Konzentration und hohem Stickstoffgehalt hergestellt wurden. Im Gegensatz dazu führte eine Kombination aus hoher KOH-Konzentration und niedrigem Stickstoffgehalt nicht zur Bildung von K₂CO₃, was darauf hinweist, dass die chemischen Wechselwirkungen des Kaliums in diesem Szenario eine untergeordnete Rolle bei der Porositätsbildung spielen. In solchen Fällen erfolgt die Aktivierung des Materials primär über Redoxreaktionen, bei denen Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) als Reaktionsprodukte entstehen. Diese Redoxreaktionen bewirken eine Umstrukturierung des Materials, jedoch ohne eine signifikante Veränderung der graphitischen Struktur durch Kaliumspezies. Anderseits ist die hohe KOH-Konzentration entscheidend für die Bereitstellung von Kaliumverbindungen, die gezielt in die Schichtstruktur des Materials eindringen und diese effektiv aufbrechen. N2 - This study investigated the activation process and nitrogen release during the KOH activation of nitrogen-modified carbon materials, with the aim of clarifying the specific and synergistic contributions of nitrogen and KOH to porosity formation. For this purpose, suitable reference systems were prepared from different carbon sources (cellulose and phenolic resin), in which synthesis parameters such as urea content, KOH concentration, and carbonisation temperature were systematically varied. It was found that increasing the urea content in the synthesis mixture leads to a higher nitrogen content in the resulting charcoals—an effect that is more pronounced in cellulose-based materials. KOH activation resulted in significant nitrogen removal, regardless of the carbon source. At high KOH concentrations (>10 M), no nitrogen was detectable in the material, which is closely associated with the development of pronounced porosity. However, the increase in pore volume attributable to the removal of nitrogen-containing species was found to be relatively small. Instead, nitrogen primarily acts as a catalyst for redox reactions between KOH (or its decomposition products) and carbon by promoting the formation of K₂CO₃. These potassium species can disrupt the graphitic structure of the material and support additional chemical processes, leading to more intensive activation. The formation of K₂CO₃ strongly depends on the nitrogen content and was observed exclusively in carbons produced with both high KOH concentrations and high nitrogen contents. In contrast, combining a high KOH concentration with a low nitrogen content did not produce K₂CO₃, indicating that potassium-related chemical interactions play only a minor role in porosity formation under these conditions. In such cases, activation occurs primarily via redox reactions that generate carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO₂) as reaction products. These reactions restructure the material but do not significantly alter its graphitic structure through potassium species. Nevertheless, high KOH concentrations remain crucial for supplying potassium compounds capable of penetrating the layer structure of the material and effectively breaking it down. KW - KOH-Aktivierung KW - Stickstoffmodifizierte Kohlenstoffen KW - Porous carbons KW - Nitrogen-modified carbons KW - KOH activation KW - Pore formation KW - Catalytic effect of nitrogen KW - Poröse Kohlenstoffe KW - Porenbildung KW - Katalytischer Effekt von Stickstoff KW - Kohlenstoffwerkstoff KW - Stickstoffverbindungen KW - Poröser Stoff KW - Aktivierung KW - Kaliumhydroxid Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-72194 ER - TY - THES A1 - Ghomsi Wabo, Samuel T1 - Aktivierung stickstoffmodifizierter Kohlenstoffmaterialien mit KOH : Untersuchungen zum Porenbildungsprozess sowie zum Stickstoffaustrag T1 - Activation of nitrogen-modified carbon materials with KOH : investigations into the pore-formation process and nitrogen release N2 - In dieser Arbeit wurden der Aktivierungsprozess und der Stickstoffaustrag während der KOH-Aktivierung stickstoffmodifizierter Kohlenstoffmaterialien untersucht, um die spezifischen und synergistischen Beiträge von Stickstoff und KOH zur Porositätsbildung in diesen Materialien zu klären. Hierfür wurden geeignete Referenzsysteme aus verschiedenen Kohlenstoffquellen (Cellulose und Phenolharz) hergestellt, bei denen Syntheseparameter wie der Harnstoffgehalt, die KOH-Konzentration und die Karbonisierungstemperatur systematisch variiert wurden. Es wurde festgestellt, dass eine Erhöhung des Harnstoffgehalts in der Synthesemischung zu einem höheren Stickstoffgehalt in den Charcoals führt – ein Effekt, der bei cellulosebasierten Materialien ausgeprägter ist. Die KOH-Aktivierung führte, unabhängig von der verwendeten Kohlenstoffquelle, zu einem erheblichen Stickstoffaustrag. Bei hohen KOH-Konzentrationen (> 10 M) war kein Stickstoff mehr im Material nachweisbar, was eng mit der Bildung einer ausgeprägten Porosität zusammenhängt. Allerdings zeigte sich, dass der Gewinn an Porenvolumen durch den Austrag stickstoffhaltiger Spezies relativ gering ist. Stickstoff wirkt hauptsächlich als Katalysator für Redoxreaktionen zwischen KOH bzw. dessen Zersetzungsprodukten und Kohlenstoff, indem er die Bildung von K₂CO₃ begünstigt. Diese Kaliumspezies können die graphitische Struktur des Materials zerstören und zusätzliche chemische Prozesse unterstützen, was zu einer intensiveren Aktivierung führt. Die Bildung von K₂CO₃ ist stark vom Stickstoffgehalt abhängig und wurde ausschließlich bei Kohlenstoffen beobachtet, die mit einer Kombination aus hoher KOH-Konzentration und hohem Stickstoffgehalt hergestellt wurden. Im Gegensatz dazu führte eine Kombination aus hoher KOH-Konzentration und niedrigem Stickstoffgehalt nicht zur Bildung von K₂CO₃, was darauf hinweist, dass die chemischen Wechselwirkungen des Kaliums in diesem Szenario eine untergeordnete Rolle bei der Porositätsbildung spielen. In solchen Fällen erfolgt die Aktivierung des Materials primär über Redoxreaktionen, bei denen Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) als Reaktionsprodukte entstehen. Diese Redoxreaktionen bewirken eine Umstrukturierung des Materials, jedoch ohne eine signifikante Veränderung der graphitischen Struktur durch Kaliumspezies. Anderseits ist die hohe KOH-Konzentration entscheidend für die Bereitstellung von Kaliumverbindungen, die gezielt in die Schichtstruktur des Materials eindringen und diese effektiv aufbrechen. N2 - This study investigated the activation process and nitrogen release during the KOH activation of nitrogen-modified carbon materials, with the aim of clarifying the specific and synergistic contributions of nitrogen and KOH to porosity formation. For this purpose, suitable reference systems were prepared from different carbon sources (cellulose and phenolic resin), in which synthesis parameters such as urea content, KOH concentration, and carbonisation temperature were systematically varied. It was found that increasing the urea content in the synthesis mixture leads to a higher nitrogen content in the resulting charcoals—an effect that is more pronounced in cellulose-based materials. KOH activation resulted in significant nitrogen removal, regardless of the carbon source. At high KOH concentrations (>10 M), no nitrogen was detectable in the material, which is closely associated with the development of pronounced porosity. However, the increase in pore volume attributable to the removal of nitrogen-containing species was found to be relatively small. Instead, nitrogen primarily acts as a catalyst for redox reactions between KOH (or its decomposition products) and carbon by promoting the formation of K₂CO₃. These potassium species can disrupt the graphitic structure of the material and support additional chemical processes, leading to more intensive activation. The formation of K₂CO₃ strongly depends on the nitrogen content and was observed exclusively in carbons produced with both high KOH concentrations and high nitrogen contents. In contrast, combining a high KOH concentration with a low nitrogen content did not produce K₂CO₃, indicating that potassium-related chemical interactions play only a minor role in porosity formation under these conditions. In such cases, activation occurs primarily via redox reactions that generate carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO₂) as reaction products. These reactions restructure the material but do not significantly alter its graphitic structure through potassium species. Nevertheless, high KOH concentrations remain crucial for supplying potassium compounds capable of penetrating the layer structure of the material and effectively breaking it down. KW - KOH-Aktivierung KW - Stickstoffmodifizierte Kohlenstoffen KW - Poröse Kohlenstoffe KW - Porenbildung KW - Katalytischer Effekt von Stickstoff KW - Porous carbons KW - Nitrogen-modified carbons KW - KOH activation KW - Pore formation KW - Catalytic effect of nitrogen KW - Kohlenstoffwerkstoff KW - Stickstoffverbindungen KW - Poröser Stoff KW - Aktivierung KW - Kaliumhydroxid Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-72602 ER - TY - THES A1 - Giering, Oliver T1 - Die digitale Transformation der Arbeitswelt in Deutschland : empirische Analysen zu digitalisierten Arbeitsplätzen, Künstlicher Intelligenz und Arbeitsqualität T1 - The digital transformation of the world of work in Germany : empirical analyses of digitalised workplaces, artificial intelligence, and work quality N2 - Die Arbeitswelt unterliegt kontinuierlichen Veränderungen, die seit einigen Jahren vor allem durch die digitale Transformation geprägt sind. Insbesondere die Verbreitung digitaler Technologien und der Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI) werden als treibende Kräfte für tiefgreifende Veränderungen in Beschäftigung, Qualifikationen, Tätigkeiten und Arbeitsqualität angesehen. Der Diskurs wird dabei vorwiegend durch technikdeterministische und ökonomische Zukunftsvisionen dominiert. Allerdings finden sich nur wenige quantitative Studien, die die Verbreitung und Auswirkungen der Digitalisierung auf Arbeitsplätze und KI untersuchen, sodass die konkreten Entwicklungen nur grob abgeschätzt werden können. Die vermuteten Auswirkungen der Digitalisierung werden häufig als unvermeidlich beschrieben, wobei die Nutzung digitaler Technik und KI als recht unkompliziert und die Folgen als eindeutig angesehen werden. In der soziologischen Arbeitsforschung wird jedoch betont, dass die Verbreitung und Nutzung digitaler Technologien von einer Vielzahl sozialer, technischer, organisatorischer und ökonomischer Faktoren abhängen, die miteinander in Beziehung stehen. Daher erscheint die Vorstellung eines radikalen Wandels der Arbeitswelt durch digitale Technologien und KI fragwürdig. Die Dissertation untersucht, wie moderne digitale Technologien und KI an deutschen Arbeitsplätzen bereits genutzt werden, welche Faktoren ihre Verbreitung beeinflussen und welche Auswirkungen sie auf die Arbeitsqualität der Beschäftigten haben. Dazu wurden Daten des Sozio-oekonomischen Panels (SOEP) genutzt, das 2019 und 2020 systematisch die Digitalisierung am Arbeitsplatz in Deutschland erfasste. Zusätzlich wird auf das IAB-Betriebspanel von 2017 zurückgegriffen, um Zusammenhänge zwischen organisationalen Merkmalen und der Verbreitung digitaler Technologien zu analysieren. Es konnten zahlreiche soziale, technische und organisatorische Bedingungen identifiziert werden, die die Einführung und Nutzung moderner digitaler Technik und KI am Arbeitsplatz beeinflussen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Digitalisierung nicht gleichmäßig über alle Arbeitsbereiche hinweg erfolgt, sondern in bestimmten Bereichen stärker verbreitet ist. Zudem können die Auswirkungen digitaler Technik auf die Arbeitsqualität nicht ohne Berücksichtigung des Arbeitskontexts verstanden werden. Die Auswirkungen auf die Beschäftigten sind dabei heterogen und kontextabhängig. Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Nutzung von KI und beruflicher Autonomie konnte empirisch nicht nachgewiesen werden; vielmehr sind vielfältige Faktoren für die berufliche Autonomie entscheidend. Die Dissertation trägt insgesamt zu einem differenzierten, empirisch fundierten Verständnis der digitalen Transformation der Arbeitswelt bei. Sie verdeutlicht, dass die Digitalisierung Teil einer langfristigen Technisierung der Arbeitswelt ist, die auf historischen Entwicklungen basiert und keinen radikalen Bruch der Arbeitswelt darstellt. N2 - The world of work is continuously transforming, primarily driven by the digital transformation in recent years. In particular, the diffusion of digital technologies and the use of Artificial Intelligence (AI) are seen as driving forces behind profound changes in employment, qualifications, tasks, and work quality. The discourse is largely dominated by technological determinist and economic visions of the future. However, there are only a few quantitative studies that examine the diffusion and impact of digitalisation and AI on workplaces, meaning that the concrete developments can only be roughly estimated. The presumed impacts of digitalisation are frequently characterised as inevitable, with the utilisation of digital technologies and AI perceived as straightforward and their consequences regarded as unequivocal. However, sociological research on work emphasises that the diffusion and use of digital technologies depend on a variety of social, technical, organisational, and economic factors that are interconnected. Therefore, the notion of a radical transformation of the world of work through digital technologies and AI appears questionable. This dissertation investigates how modern digital technologies and AI are being used in workplaces in Germany, which factors influence their diffusion, and what impact they have on the work quality of employees. Data from the Socio-Economic Panel (SOEP) were used, which systematically recorded the extent of digitalisation in the workplace in Germany in 2019 and 2020. Additionally, the IAB Establishment Panel from 2017 is used to analyse the relationships between organisational characteristics and the diffusion of digital technologies. Numerous social, technical, and organisational factors influencing the introduction and use of modern digital technology and AI in the workplace were identified. The results show that digitalisation does not occur uniformly across all areas of work but is more widespread in certain areas. Furthermore, the effects of digital technology on work quality cannot be understood without considering the work context. The impacts on employees are heterogeneous and context-dependent. An unequivocal link between the use of AI and autonomy could not be empirically established; rather, a variety of factors are decisive for autonomy. Overall, the dissertation contributes to a nuanced, empirically grounded understanding of the digital transformation of the world of work. It highlights that digitalisation is part of a long-term process of the technologisation of the world of work, which builds on historical developments rather than representing a radical break with the world of work. KW - Digitale Transformation KW - Arbeitswelt KW - Digitale Arbeitsmittel KW - Künstliche Intelligenz KW - Arbeitsqualität KW - Digital Transformation KW - World of Work KW - Artificial intelligence KW - Digital Work Tools KW - Work Quality KW - Arbeitsqualität KW - Arbeitswelt KW - Arbeitsmittel KW - Digitalisierung KW - Künstliche Intelligenz Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-69324 ER - TY - THES A1 - Gierth, Philippe T1 - Vermögenspreisblasen - Identifikation und geldpolitische Reaktion T1 - Asset Price Bubbles - Identification and Monetary Policy Reaction N2 - In der Vergangenheit haben spekulative Überbewertungen auf den Vermögensgütermärkten starke globale Auswirkungen auf die Realwirtschaft gehabt. Es stellt sich die Frage, ob und wie Zentralbanken zukünftig diese Fehlentwicklungen kontrollieren und steuern wollen. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wird ein Identifikationsverfahren für Aktienpreisblasen mit Einheitswurzeltests entwickelt, welches anschließend auf europäische Aktienpreisindices angewendet wird. Es zeigt sich, dass mit dem Identifikationsverfahren die relevanten Preisblasen von 1985 bis 2015 für Europa identifiziert werden konnten. Der zweite Teil der Arbeit widmet sich der Reaktion von Vermögenspreisen auf geldpolitische und makroprudentielle Maßnahmen. Dazu wurden mit Hilfe von VARMA-Modellen (1,1) empirisch untersucht, welche Auswirkungen unkonventionelle geldpolitische Maßnahmen auf die Entwicklung von europäischen Aktienpreisindices haben. Es zeigt sich, dass die Wirkung der ersten unkonventionellen geldpolitischen Maßnahme auf die autoregressive Struktur und die Spill-Over-Effekte zu anderen europäischen Indices noch besonders groß ist und bei den anschließenden Maßnahmen abnimmt. Auf Basis der Ergebnisse dieser Arbeit ist eine Steuerung der Entwicklung der Vermögenspreise durch die Zentralbanken mit Hilfe geldpolitischer Maßnahmen zu empfehlen. N2 - In the past, speculative overvaluations in asset markets have had a strong global impact on the real economy. The question arises as to whether and how central banks intend to control and steer these maldevelopments in the future. In the first part of this thesis, an identification procedure for stock price bubbles with unit root tests is being developed, which is then applied to European stock price indices. It shows that the developed identification procedure was able to identify the relevant price bubbles for Europe from 1985 to 2015. The second part of this thesis is devoted to the reaction of asset prices to monetary and macroprudential measures. VARMA models (1,1) were used to empirically investigate the effects of unconventional monetary measures on the development of European stock price indices. It shows that the effect of the first unconventional monetary measure on the autoregressive structure and the spill-over effects to other European indices is still particularly large and decreases with the subsequent measures. On the basis of the results of this work, it is recommended that central banks control the development of asset prices with the aid of monetary measures. KW - Asset price bubbles KW - Vermögenspreisblasen KW - Identification KW - Macroprudential politics KW - Financial stability KW - Unkonventionelle Geldpolitik KW - Spekulative Blase KW - Vermögen KW - Geldpolitik KW - Aktienmarkt KW - Immobilienmarkt Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-50156 ER - TY - THES A1 - Giesler, Jens T1 - Schallentstehung durch turbulente Zuströmung an aerodynamischen Profilen T1 - Noise generation from airfoils in a turbulent inflow N2 - Die Interaktion einer turbulenten Zuströmung mit der Vorderkante eines aerodynamischen Profils ist ein dominierender Schallentstehungsmechanismus, der beispielsweise an Ventilatoren in Klimaanlagen, Windkrafträdern und Rotor-Stator-Konfigurationen in Turbomaschinen auftritt. In der vorliegenden Arbeit wird die breitbandige Schallentstehung infolge dieses Mechanismus experimentell untersucht. Der Versuchsaufbau im aeroakustischen Windkanal besteht aus einem Profil und einem Zylinder mit kreisrundem Querschnitt, der zur Generierung der turbulenten Profilzuströmung stromauf des Profils installiert ist (Zylinder-Profil-Konfiguration). Die Profilzuströmung wird nacheinander durch Nutzung von fünf Zylindern unterschiedlicher Durchmesser und durch das Einstellen fünf verschiedener Abstände zwischen Zylinder und Profilvorderkante variiert. Insgesamt wird die aeroakustische Schallentstehung an der Profilvorderkante für 50 Zylinder-Profil-Konfigurationen untersucht, wobei die Zylinder-Zuströmgeschwindigkeit für jede Konfiguration zusätzlich in 26 Schritten zwischen 26 m/s und 72 m/s vorgegeben wird. Der von den Experimenten abgedeckte Machzahlbereich liegt zwischen 0,075 und 0,21 und der Bereich der mit dem Zylinderdurchmesser gebildeten Reynoldszahl liegt zwischen 8,3·10³ und 7,3·10⁴. Der generierte Schall wurde mit einem Mikrofonarray aufgezeichnet. Der infolge der turbulenten Zuströmung an der Profilvorderkante generierte Schall wird während der Analyse der Mikrofonarraymessdaten mit erweiterten Beamforming-Algorithmen (Entfaltungsverfahren) von den anderen Schallquellen getrennt. Somit ist sichergestellt, dass ausschließlich die Schallentstehung an der Vorderkante des Profils und hiermit die Schallentstehung durch turbulente Zuströmung untersucht wird. Insgesamt wurden über 2000 einzelne akustische Messungen durchgeführt, die zusammengenommen ein Datenvolumen von ca. 1,7 TByte aufweisen. Neben den akustischen Messungen wurden für ausgewählte Zylinder-Profil-Konfigurationen Hitzdrahtmessungen durchgeführt, um die Profilzuströmung im Bereich der Profilvorderkante zu charakterisieren. Auf Basis der Analyse der umfangreichen Messdaten wird mit Hilfe einer Dimensionsanalyse ein empirisches Modell zur Abschätzung der Schallentstehung bei inhomogener turbulenter Zuströmung entwickelt. Zudem werden einige für homogene Zuströmung vorhandene Modelle für inhomogene Zuströmbedingungen adaptiert. Die Eignung der getesteten Modelle wird anhand des Vergleichs von Modell- und Messergebnissen diskutiert. N2 - The noise generation due to the interaction of a turbulent inflow with the leading edge of an airfoil is an important noise generation mechanism, for example in air-condition-units, wind turbines and rotor-stator-configurations in turbomachines. The subject of the present dissertation is the experimental analysis of this noise generation mechanism. The measurement setup in the aeroacoustic wind tunnel consists of a so-called rod airfoil configuration in which an airfoil is mounted downstream of a cylinder with a circular cross section. The cylinder generates a turbulent wake and provides a high turbulent and spatial inhomogenous flow interacting with the airfoil and thus generating leading edge noise. A detailed study of the existing literature showed that the generation of leading edge noise depends on parameters of the flow (flow speed, turbulence intensity and integral length scale), parameters of the fluid (density, speed of sound, kinematic viscosity) and geometric parameters of the rod airfoil configuration (airfoil thickness and shape, airfoil span). To vary the flow around the airfoil leading edge, rods with five different diameters as well as five different gaps between rod and airfoils leading edge and two airfoils of Naca0012 and Naca0018 type are subsequently used to provide a total of 50 different rod airfoil configurations. Additionally, the mean velocity of the inflow upstream of the rod is adjusted in 26 steps between 26 m/s and 72 m/s for each rod airfoil configuration. The experiments cover a Mach number range from 0.075 to 0.21 and a Reynolds number range from 8.3·10³ to 7.3·10⁴. The generated noise was captured with a microphone array. The use of microphone array technique allows the separation of noise sources positioned at the leading edge from other (background) noise sources and thus ensures the analyzis of the noise generated through the interaction of the turbulent inflow with the airfoil leading edge. Overall, more than 2000 single acoustic measurements were done, resulting in a data amount of approximately 1.7 TByte. The fluid flow is characterized through hot-wire measurements, performed around the airfoil leading edge for a subset of the rod airfoil configurations. Based on the measured data, an empirical model is developed for the estimation of the noise generated due to the interaction of the spatial inhomogenous turbulent inflow with the airfoil leading edge. Additionally, some existing models for the noise generation due to a spatial homogenous incident turbulence are tested and modified for the condition of spatial inhomogenous inflow. To test the usability of these models for the estimation of the generated leading edge noise, the resulting predictions are compared to the measured data. KW - Turbulente Strömung KW - Schallerzeugung KW - Schallentstehung durch turbulente Zuströmung KW - Zylinder-Profil-Konfiguration KW - Vorderkantenschallmodelle KW - Modellbildung KW - Aeroakustischer Windkanal KW - Leading edge noise KW - Rod airfoil configuration KW - Noise prediction models KW - Aeroacoustic wind tunnel KW - Microphone array measurements Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22861 ER - TY - THES A1 - Glaser, Daniela Sibylle T1 - Analyse der Molekülstrukturen und des Netzwerkaufbaus von mono- und difunktionellen Cyanaten bei Coreaktionen mit Thiolen und Alkoholen N2 - Die Reaktion von Cyanatestermonomeren läuft in einem typischen Stufenwachstumsprozess ab. Die entstandenen Netzwerkpolymere werden aufgrund ihrer Eigenschaften, wie hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Glastemperaturen, gute Adhäsion sowie niedrige Dielektrizitätskonstanten, als Laminate, Klebstoffe, Verbundwerkstoffe und in der Elektroindustrie eingesetzt. Strukturelle und chemische Modifikationen können durch Verwendung von Comonomeren, z.B. mono- und polyfunktionellen Phenolen, erzielt werden. Bei der Polymerisation von mono- und difunktionellen Cyanaten werden in dieser Arbeit Thiophenol, 1-Dodecanthiol und Benzylalkohol als Comonomere eingesetzt. Die Analyse der Molekülstrukturen und der Polymerverteilungen der Reaktionsprodukte erfolgte mittels Massenspektrometrie (MALDI-TOF-MS) und Hochleistungflüssigchromatographie (HPLC). Abschließend wurden Aktivierungsenergien verschiedener Cyanat/Comonomer-Mischungen bestimmt. N2 - The reaction of cyanate ester monomers follows a typical step-growth network building process which leads to cyanurates. These polymers can be used as laminates, adhesives, casting resins in electronics and composite applications because of their characteristics like high temperature stability, high glass temperatures, good adhesion and low dielectric losses. Structural as well as chemical modifications can be achieved by using comonomers e.g. mono- and polyfunctional phenols. In this study thiophenol, 1-dodecanethiol and benzyl alcohol are used as comonomers in the polymerisation of mono- and difunctional cyanates. The molecular structures and the polymer distributions of the reaction products are analysed by mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) and high performance liquid chromatography (HPLC). Finally, activation energies of different cyanat/comonomer-mixtures are determined. KW - Cyanate KW - Thiophenol KW - Copolymere KW - Polymeres Netzwerk KW - MALDI-MS KW - HPLC KW - Thiol KW - Cyanat KW - Polymer KW - Maldi-TOF-MS KW - Thiol KW - Strukturanalyse Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000314 ER - TY - THES A1 - Glaser, Ronny T1 - Zum Kurz- und Langzeitverhalten von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen T1 - About the short- and long-term behaviour from timber-concrete composite structures N2 - Die Holz-Beton-Verbundbauweise kam bislang bei Rad- und Fußwegbrücken kaum zum Einsatz. Eine Ursache dafür ist die Tatsache, dass das Trag- und Verformungsverhalten der wenigen für die Übertragung der hohen Schubkräfte zwischen Holz und Beton geeigneten Schubverbindungsmittel bisher nur unzureichend experimentell untersucht wurden und somit dem planenden Ingenieur keine statistisch gesicherten Bruchlasten und Verschiebungsmoduln zur Verfügung stehen. In der vorliegenden Arbeit ist das Trag- und Verformungsverhalten von zwei neu entwickelten Schubverbindungsmitteln, der Polymerbeton- sowie der Konsol-Nocke, mit Hilfe von Bauteilversuchen umfangreich analysiert worden. Auf der Grundlage von Kurzzeit-Scherversuchen wurden für beide Schubverbindungsmittel Nachweisverfahren erarbeitet, die eine Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit ermöglichen. Mit Hilfe von Langzeit-Scher- und -Biegeversuchen wurde neben dem zeitabhängigen Verhalten der gesamten Verbundkonstruktion auch das Kriechverhalten der Schubverbindungsmittel experimentell untersucht. Das beobachtete Langzeitverhalten der experimentell untersuchten Verbundträger konnte mit Hilfe eines einfachen numerischen Simulationsprogramms, das im Rahmen der Arbeit entwickelt wurde, hinreichend genau beschrieben werden. Da numerische Verfahren für die praktische Anwendung nur bedingt geeignet sind, wurde ein Näherungsverfahren abgeleitet, mit dem das Langzeitverhalten von Verbundkonstruktionen aus Holz und Beton vorherbestimmt werden kann. Dieses vereinfachte Nachweisverfahren berücksichtigt neben dem unterschiedlichen Kriechverhalten von Holz und Beton erstmalig auch das Schwinden bzw. Quellen dieser Baustoffe sowie das zeitabhängige Verhalten der Schubverbindungsmittel. N2 - Up to now, few bicycle and pedestrian bridges are constructed as timber-concrete composite structures. The primary reason is the lacking experience with connectors that can resist the high shear forces between concrete decks and timber beams. There are little experimental data on load-bearing capabilities and deformation behaviour of suitable shear connectors and, therefore, no reliable design values. In this work, the load carrying behaviour and the deformation behaviour of two newly developed shear connectors - the concrete polymer and pure concrete cams - are analysed. For both of them, design rules for the limit state design were developed on the basis of destructive shear tests. The long-term behaviour of timber-concrete composite structures and, simultaneously, creeping of the shear connectors was investigated experimentally using shear and bending tests. The experimental long-term behaviour is described by a numerical simulation program which was developed within the scope of this thesis. For practical reasons, this program was condensed to a simplified procedure. This procedure considers creeping of timber and concrete and, for the first time, swelling and shrinkage of these materials as well as the long-term behaviour of the shear connectors. T3 - Schriftenreihe Massivbau (ehemals) - 8 KW - Holz KW - Beton KW - Verbundträger KW - Nocken KW - Tragverhalten KW - Langzeitverhalten KW - Holz-Beton-Verbund KW - Langzeitverhalten KW - Kriechen KW - Schwinden Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000699 SN - 1436-9532 ER - TY - THES A1 - Glavatskikh, Maria T1 - Verbesserung des Ermüdungsverhaltens von γ-TiAl-Legierungen durch mechanische Oberflächenbehandlung T1 - Improvement of fatigue behavior of γ-TiAl-Alloys by means of mechanical surface treatment N2 - Gegenstand der Arbeit war die Untersuchung mechanischer Oberflächenbehandlungen zur Verbesserung des Ermüdungsverhaltens von hochfesten γ-TiAl-Legierungen TNB-V2 und TNB-V5. Zu diesem Zweck wurden die Verfahren Kugelstrahlen und Festwalzen angewendet. Die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens erfolgte unter Umlaufbiegebeanspruchung bei Raumtemperatur (R = -1, 60 Hz). Für die Bewertung des Verfestigungspotentials durch mechanische Oberflächenbehandlung wurden die prozessinduzierten Randschichteigenschaften wie Rauheit, Eigenspannungen, Mikrohärte, Halbwertsbreite und Mikrostrukturänderungen in Abhängigkeit von Verfahrensparametern analysiert. Im Hinblick auf die vorgesehenen Hochtemperaturanwendungen von Titanaluminiden wurden außerdem Untersuchungen zur Stabilität der Randschichtverfestigung gegenüber thermischer Erholung und Ausheilung durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass durch Kugelstrahlen zyklisch stabile Druckeigenspannungen in der Randschicht erzeugt werden, wodurch eine deutliche Verbesserung der Wechselfestigkeit gegenüber dem elektrolytisch polierten Referenzzustand erreicht wird. Festwalzen hat keine Auswirkung auf die Dauerfestigkeit, was auf den nahezu nicht vorhandenen Mikrohärteanstieg direkt an der Oberfläche sowie auf den Abbau von Druckeigenspannungen nach wenigen Zyklen zurückzuführen ist. Spanende Bearbeitung durch Drehen führt zu vergleichbaren Randschichtverfestigungen mit ähnlicher Tiefenwirkung wie beim Kugelstrahlen, sowie zu einem deutlichen Anstieg der Wechselfestigkeit gegenüber dem Referenzzustand. Im Temperaturbereich zwischen 500 °C und 650 °C werden die Druckeigenspannungen schnell abgebaut, so dass die Oberflächenrauheit von entscheidender Bedeutung wird. Die verbleibende Randschichtverfestigung ist effektiver, wenn die Oberflächenrauheit reduziert wird, so dass das Abpolieren der Oberfläche nach dem Kugelstrahlen empfehlenswert ist. Oberhalb 700 °C ist die Randschichtverfestigung durch Kugelstrahlen nicht mehr effektiv, da die induzierten Punktdefekte sehr schnell ausheilen und in der verformten Randschicht Rekristallisationsvorgänge ablaufen. N2 - The main subject of this work was the investigation of mechanical surface treatments for improvement of fatigue behaviour of high strength γ-TiAl alloys TNB-V2 and TNB-V5. For this purpose shot peening and roller burnishing were applied. Rotating bending fatigue tests were carried out with R=-1 at a frequency of 60 s-1. For evaluation of hardening potential as a result of mechanical surface treatment the near-surface properties of different surface conditions were analyzed. Thereby such characteristics as surface roughness, residual stress profiles, microhardness, half-width breadth and microstructural changes were determined. With regard to desired application of titanium aluminides at high temperatures the influence of thermal exposure on the near-surface properties and resulting fatigue strength was investigated. The results of this work show that shot peening leads to a development of cyclically stable residual compressive stresses in the near-surface region and as a result to a significant improvement of fatigue performance in comparison to electropolished reference state. Roller burnishing does not contribute to improvement of fatigue strength. The reason for this is almost no increase of microhardness directly on the surface as well as residual stress relaxation after a few cycles. Conventional turning leads to high dislocation densities and residual compressive stresses in the near-surface region resulting in a considerable increase of fatigue strength similar to shot peening. In temperature range between 500 °C and 650 °C a rapid relaxation of compressive residual stresses occurs, so that surface roughness is of vital importance. The remaining surface hardening is more effective when the surface roughness is reduced, so that the polishing of the surface after shot peening is recommended. At application temperatures above 700 °C shot peening does not contribute to improvement of fatigue performance due to a quick relaxation of point defects and recrystallization processes in the near-surface area. KW - Aluminiumlegierung KW - Titanlegierung KW - Materialermüdung KW - Oberflächenbehandlung KW - Ermüdungsverhalten KW - Titanaluminide KW - Mechanische Oberflächenbehandlung KW - Kugelstrahlen KW - Festwalzen KW - Fatigue behaviour KW - Titanium aluminides KW - Mechanical surface treatment KW - Shot peening KW - Roller burnishing Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22916 ER - TY - THES A1 - Gleichner, Christian T1 - Diagnostischer Test eingebetteter Systeme im Automobil über serielle Standardschnittstellen T1 - Diagnostic test of embedded systems in automobiles via serial standard interfaces N2 - Im Automobilbereich nimmt die Komplexität eingebetteter Systeme mit steigenden Ansprüchen bezüglich Qualität und Sicherheit, aber auch aus ökologischen und ökonomischen Aspekten stetig zu. Zum einen wird dies erreicht durch die Anzahl der Steuergeräte und Sensoren und deren Vernetzung, zum anderen durch den rasanten technologischen Fortschritt in der Halbleiterindustrie. Durch die hohe Integrationsdichte und die dadurch erhöhte Sensibilisierung gegenüber potentieller Fehlerquellen während des Produktionsprozesses lassen sich bei der Halbleiterfertigung defekte Chips oder solche mit erhöhter Fehleranfälligkeit nicht vermeiden. Somit werden Ausbeute und Lebensdauer hochintegrierter Schaltungen (IC) reduziert. Da diese vermehrt Einzug in die Automobilindustrie halten, ist es wichtig, einen hohen Qualitätsstandard und, gerade in eingebetteten Prozessoren für sicherheitskritische Anwendungen, eine hohe Fehler- und Ausfallresistenz zu gewährleisten. In einem solch komplexen elektronischen System wäre es daher wünschenswert einen Fehler möglichst frühzeitig zu erkennen, bevor er zu einer Störung essentieller Funktionen führt. Kommt es zum Teil- oder gar Systemausfall, so ist es darüber hinaus von groÿer Bedeutung, einen einmal festgestellten Fehler im Nachhinein in der Werkstatt oder als Rückläufer beim Hersteller schnell und eindeutig reproduzieren und diagnostizieren zu können. Die Ursache eines gemeldeten Fehlers in der Fahrzeugelektronik ist aber häufig nicht einwandfrei feststellbar. So besteht im Fehlerfall nur die Möglichkeit, Systemkomponenten anhand der Fehlerbeschreibung auf Verdacht auszutauschen. Eine nachträgliche Fehleranalyse durch den Halbleiterhersteller erfordert hohen Aufwand, da der IC unter anderem erst von der Platine gelöst werden muss. Im Produktionstest beim Halbleiterhersteller werden hochauflösende strukturorientierte Verfahren angewandt, um fehlerhafte Chips zu identifizieren und auszusortieren. Hierzu werden in den IC eingebrachte Teststrukturen mit separaten Zugangskanälen genutzt, um eine hohe Fehlerüberdeckung in kurzer Testzeit zu garantieren. Der Testzugang zu dieser Produktionstestlogik steht nach dem Packaging und somit nach dem Aufbringen auf die Steuergeräteplatine nicht mehr zu Verfügung. Die vorliegende Dissertation präsentiert ein Konzept, das einen für die Diagnose eingebetteter Systeme erforderlichen strukturorientierten Test unter Verwendung der schaltungsinternen Produktionstestlogik und serieller Standardschnittstellen realisiert. Somit wird ein Test eines Automotive-ICs mit hoher diagnostischer Auflösung über eine vorhandene Steuergeräteschnittstelle im Zielsystem (Kraftfahrzeug) ohne Demontage des Steuergerätes und der ICs verfügbar gemacht. Der Testzugang setzt dabei die maximale über die genutzte Standardschnittstelle realisierbare Datenrate um. Dem Steuergerätehersteller kann dadurch ein erweiterter Produktionstest bereitgestellt werden, der weit über den Leiterplattentest hinaus eine nachweisbare hohe Prüfschärfe bietet. Kann die Störung einer Systemfunktionalität durch die Diagnosemöglichkeit bereits im Feld, das heißt, während eines Werkstattaufenthalts, eindeutig auf einen fehlerhaften IC zurückgeführt werden, lassen sich wiederholte Fehlersuchen und teure Reparaturen vermeiden. Der Halbleiterhersteller kann zudem die aus der Diagnose eines defekten ICs gewonnenen Informationen nutzen, um während des Fertigungsprozesses und des Fertigungstests entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, mit denen die Chipqualität verbessert werden kann. Neben dem Testzugang umfasst das entworfene Konzept auch einen integrierten Selbsttest, der strukturelle Fehler des ICs bereits vor einer möglichen Auswirkung auf die Funktionalität des Systems identifizieren kann und somit die Systemzuverlässigkeit erhöht. N2 - In the automotive industry the complexity of embedded systems increases due to growing demands on quality and safety, but also for economic and environmental reasons. This is achieved by a high amount of electronic control units (ECU), exploiting the rapid advancements of the semiconductor industry. The high level of integration and the increased vulnerability against defects during the semiconductor manufacturing process lead to a higher rate of defective or error-prone chips. This reduces the yield and lifetime of highly integrated circuits (IC). As ICs from advanced nanotechnologies are increasingly being included into automobiles, it is important to maintain a high quality standard and to ensure a high resistance to faults and failures, especially in safety-critical applications. In such a complex electronic system it would be desirable to detect a fault before it leads to an error or a system failure. In the case of a partial or system failure, it would be very advantageous to have the capability to reproduce and diagnose an identified fault. However, experience has shown that often the actual causes behind errors reported by automotive electronics cannot be identified exactly. This means that in the presence of an error, the repair process relies on replacing various system components until the problem is resolved. In case of malfunction of a control unit, the fault can sometimes be traced back to the responsible faulty IC, but there is no possibility for a precise diagnosis. This complicates the fault analysis done by the semiconductor manufacturer. The subsequent diagnosis of a defective part is associated with great expense and effort, because it may be necessary to remove it from the circuit board. During production test the semiconductor manufacturer uses fine-grained structure-oriented procedures to identify and discard defective ICs. For this purpose, special test structures are integrated into the chips, which can be accessed through separate test channels, to achieve high fault coverage in short times. After packaging and placing the IC on the printed circuit board, the access to this production test logic is no longer available. This thesis presents a concept, which implements a structure-oriented test for the diagnosis of embedded systems using the on-chip production test logic in an innovative combination with serial standard-interfaces. Hence, a test of automotive ICs with high diagnostic resolution can be accessed via the interface of an ECU, even in the post-production phase without disassembling the ECU and the ICs. The test access allows the highest data rate according to the interface used. With this test access, the ECU manufacturer is able to implement an extended production test with a provable high testing accuracy, which goes far beyond the printed circuit board test. If an error in the system functionality can be traced back to a defective IC due to the improved diagnostic capability, repair and service cost can be greatly reduced. Moreover, the semiconductor manufacturer can use the collected diagnostic information to take adequate measures during chip production and production test to improve the chip quality. Beside the test access for error diagnosis, the developed concept also includes a built-in self-test, favourably to be used as system start-up, which can identify a fault in the IC's structure before it affects the system functionality, and therefore increases system reliability. KW - Scan-Test KW - Testschnittstelle KW - Built-In Self-Test KW - USB KW - FlexRay KW - Kraftwagen KW - Eingebettetes System KW - Kontrollfluss KW - USB KW - Datenfluss Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-33626 ER - TY - THES A1 - Gliem, Silvia T1 - Shaping the customer-provider relationship in service : frontline employees as key drivers for the improvement of service productivity T1 - Gestaltung der Kunden-Anbieter-Beziehung im Dienstleistungsbereich : Frontline-Mitarbeiter als Schlüsselfaktor für die Verbesserung der Dienstleistungsproduktivität N2 - Between 2000 and 2015, the services sector grew by 23% in OECD countries, with around two-thirds of the working population employed in this sector. In the European Union, 72.1% of the labor force worked in the services sector in 2018. With a growing global population, the demand for services is also increasing, making increasing service productivity an important research goal. Public and private service companies are subject to different incentive structures that influence their approach to productivity. Public service enterprises, especially in the social, health, and education sectors, play a critical role in society. Improving public service productivity is therefore essential. Two research questions are addressed: What factors have the greatest impact on the performance of service workers? How can performance improvement be expressed by managing the influencing factors of frontline employees? By focusing on frontline employees, this dissertation recognizes their essential role in increasing service productivity. The goal of the thesis is to gain insight into the factors that influence their productivity in public service. The dissertation reviews service productivity models in detail. Differences and connections between the various models and schools of models are discussed. Grönroos and Ojasalo's model of service productivity is selected as the theoretical framework for the empirical study to examine the factors influencing frontline employees. The systematic selection of influencing factors as well as the evaluation of previous research on these factors, reveals research gaps, which are translated into hypotheses. The majority of the data for the empirical part comes from public service companies. The designed questionnaire serves as a starting point for the development of a scale for empirical validation for one part, a component of the Grönroos-Ojasalo model. The research results offer a basis for action for practitioners who want to achieve productivity improvements. N2 - Zwischen 2000 und 2015 ist der Dienstleistungssektor in den OECD-Ländern um 23 % gewachsen, wobei rund zwei Drittel der erwerbstätigen Bevölkerung in diesem Sektor beschäftigt sind. In der Europäischen Union arbeiteten 2018 72,1 % der Erwerbsbevölkerung im Dienstleistungssektor. Mit einer wachsenden Weltbevölkerung steigt auch der Bedarf an Dienstleistungen, so dass die Steigerung der Dienstleistungsproduktivität ein essentiell wichtiges Forschungsziel ist. Öffentliche und private Dienstleistungsunternehmen unterliegen unterschiedlichen Anreizstrukturen. Entsprechend unterschiedlich ist der Umgang mit dem Thema Produktivität im Vergleich zu privat-wirtschaftlichen Unternehmen. Öffentliche Dienstleistungsunternehmen, insbesondere im Sozial-, Gesundheits- und Bildungsbereich, sind entscheidende Bausteine unserer Gesellschaften. Produktivitätsverbesserungen in diesen Unternehmen sind daher wesentlich. Die Dissertation zentriert zwei Forschungsfragen: „Welche Faktoren wirken sich am stärksten auf die Leistung der Beschäftigten im Dienstleistungsbereich aus?“ und „Wie kann die Leistungsverbesserung durch das bewusste Management der Einflussfaktoren von Kundenkontaktmitarbeitenden („frontline employees“) ausgedrückt werden?“ Durch Fokussetzung auf die Kundenkontaktmitarbeitenden wird deren wesentliche Rolle bei der Steigerung der Dienstleistungsproduktivität anerkannt. Ziel der Dissertation ist, einen Einblick in diejenigen Faktoren zu gewinnen, die die Produktivität von Kundenkontaktmitarbeitenden beeinflussen. Startpunkt ist eine Überblicksarbeit zu Modellen der Dienstleistungsproduktivität. Unterschiede und Verbindungen zwischen den verschiedenen Modellen und Modellschulen werden erörtert. Das Modell der Dienstleistungsproduktivität von Grönroos und Ojasalo wird als theoretisches Gerüst für die empirische Studie zur Untersuchung der Einflussfaktoren von Kundenkontaktmitarbeitenden ausgewählt. Die systematische Aufarbeitung und Auswertung bisheriger Forschungsarbeiten über diese Faktoren offenbart Forschungslücken, die in Hypothesen übersetzt werden. Die im empirischen Teil verwendeten Daten wurden mehrheitlich in öffentlichen Dienstleistungsunternehmen erhoben. Der entworfene Fragebogen dient als Ausgangspunkt für die Entwicklung einer Skala zur partiellen empirischen Validierung einer Komponente des Grönroos-Ojasalo-Modells. Die Forschungsergebnisse offerieren eine Handlungsgrundlage für Praktiker, die Produktivitätssteigerungen erzielen wollen. KW - Service productivity KW - Frontline employee KW - Service quality KW - Service productivity model KW - Dienstleistungsproduktivität KW - Kundenkontaktmitarbeiter KW - Dienstleistungsqualität KW - Öffentliche Dienstleistung KW - Produktivität KW - Qualität KW - Angestellter KW - Kunde Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63067 ER - TY - THES A1 - Glišić, Srđan T1 - Design of fully integrated 60 GHz OFDM transmitter in SiGe BiCMOS technology T1 - Entwurf eines vollintegrierten 60 GHz OFDM Senders in SiGe BiCMOS Technologie N2 - The goal of this thesis is the analysis of the challenges and finding solutions for the design of mm-wave transceivers. The work presented here is focused on design of transmitter (TX) components, which are critical for the performance of the whole analog front-end. Phase-locked loop (PLL) phase noise is optimized, an image-rejection filter and a high 1 dB compression point (P1dB) power amplifier (PA) are designed. The PLL phase noise optimization is presented and different PLL topologies are compared. A new optimized recipe for calculating PLL parameters of a forth order PLL is presented. Using this approach the spurious sidebands can be reduced by up to 10 dB. The image-rejection filter chapter analyzes the challenges related to the design of the integrated image–rejection filter. The analysis presented here is the first on integrated filters for the 60 GHz band, because the previously published work dealt with on-board filters. The main problems related to the design of integrated filters arise from the low quality factor of the integrated resonators. The effects are high insertion loss and low selectivity. Two measures to reduce the insertion loss of the image–rejection filters were suggested. One is to design the filter as broadband. This measure deteriorates selectivity, so the minimum required image–rejection will limit the width of the passband. The second measure is to design the filter as broadband with non-equidistant transmission zeros (i.e. asynchronously tuned filter). This measure will improve both the insertion loss and the image–rejection. The challenges related to the design of mm-wave PAs with high P1dB are analyzed and the procedure of the PA design is presented. The difficulties related to the PA design and layout are discussed and optimum solutions presented. Limits of different power combining techniques for integrated PAs are discussed. Effects of poor on-chip ground connection are analyzed. Different causes for P1dB degradation are analyzed. The produced PA features a differential cascode topology. The layout is symmetrical and presents a virtual ground on the symmetry line for the differential signal. The optimized schematic and a symmetrically drawn layout resulted in a 17 dBm measured P1dB. It was the highest reported P1dB in 60 GHz SiGe PAs when it was published. The fully integrated TX was used for data transmission with data rate of 3.6 Gbit/s (with coding 4.8 Gbit/s) over 15 meters. This is the best result in the class of 60 GHz AFEs without beamforming. N2 - Das Ziel dieser Arbeit ist die Analyse der Anforderung an mm-Wellen Funksysteme und das Aufzeigen von Lösungswegen zum erfolgreichen Entwurf solcher integrierten Systeme in SiGe Technologie. In der hier vorgelegten Arbeit untersuchte ich schwerpunktmäßig den Entwurf von Sender Komponenten, welche entscheidend für die Leistungsfähigkeit des gesamten HF-Funksystems sind. Das Phasenrauschen der Phasenregelschleife (PLL) wurde optimiert, Spiegelfrequemzfilter und Leistungsverstärker mit hohem 1 dB Kompressions-Punkt (P1dB) wurden entworfen und als integriertes Senderchip hergestellt. Es werden hier Verfehren zur Optimierung des PLL Phasenrauschens dargestellt und verschiedene PLL Topologien verglichen. Ein neues optimiertes Verfahren zur Berechnung der Parameter einer PLL vierter Ordnung wird vorgestellt. Die Anwendung dieses Verfahrens ermöglichte es, die unerwünschten PLL Seitenbänder um bis 10 dB zu verringen. Im Kapitel Spiegelfrequenzfilter werden die Herausforderungen an den Entwurf von integrierten Spiegelfrequenzfiltern analysiert. Die hier dargestellte Analyse ist die erste für integrierte Filter im 60 GHz Frequenzbereich. Bisherige Veröffentlichungen basierten auf Dünnfilmtechnologiefilter. Die Hauptprobleme bezüglich des Entwurfs integrierter Filter basieren auf dem geringen Gütefaktor der integrierbaren Resonatoren. Die Folgen sind hohe Durchgangsdämpfung und geringe Selektivität. Zwei Methoden zur Verringerung der Durchgangsdämpfung werden dargestellt. Eine besteht im Entwurf dieser Filter als Breitbandfilter. Diese Methode verringert die Selektivität, so dass die minimal geforderte Unterdrückung der Spiegelfrequenz die Bandbreite begrenzt. Die zweite Methode besteht darin, den Filter als Breitband mit nicht-äquidistanten Transmissions-Nullstellen zu entwerfen. Diese Methode verbessert gleichzeitig die Durchgangsdämpfung und die Unterdrückung der Spiegelfrequenz. Die Anforderungen an den Entwurf von mm-Wellen Leistungsverstärkern mit hohem P1dB werden analysiert und ein Entwurfsverfahren für einen Leistungsverstärker wird dargelegt. Die Schwierigkeiten bezüglich des Designs und Layoutentwurfs des Leistungsverstärkers werden diskutiert und optimierte Lösungswege werden dargestellt. Die Grenzen verschiedener Richtkopplungstechniken für integrierte Leistungsverstärker werden präsentiert. Die Effekte schwacher Masseverbindungen auf dem Chip werden analysiert. Verschiedene Ursachen für P1dB Degradation werden untersucht. Der hergestellte Leistungsverstärker hat eine differentielle Kaskode Topologie. Sein Layout ist symmetrisch und besitzt eine virtuelle Masse an der Symmetrielinie für das differentielle Signal. Das optimizierte Schaltbild und das symmetrisch entworfene Layout führten zu einem gemessenen P1dB von 17 dBm. Das war der höchste bisher veröffentlichte P1dB bei 60 GHz für einen Leistungsverstärker in SiGe Technologie, als die Meßergebnisse publiziert wurden. Der vollintegrierter Sender wurde für eine Datenübertragung über 15 m mit einer Datenrate von 3,6 Gbit/s (mit Kodierung 4,8 Gbit/s) verwendet. Das ist das beste Ergebnis in der Klasse der 60 GHz Funksysteme ohne Beamforming. KW - OFDM KW - Hochfrequenztechnik KW - Sender KW - 60 GHz KW - Leistungsverstärker KW - SiGe KW - OFDM KW - Transmitter KW - 60 GHz KW - Power Amplifier KW - SiGe KW - OFDM Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22062 ER - TY - THES A1 - Globig, Daniel T1 - Entwicklung eines Verfahrens zur schnellen Detektion aromatischer Spurenstoffe in Wasserproben basierend auf der Kopplung von Laserionisation, Ionenfallen - Massenspektrometrie und automatisierter Festphasenanreicherung N2 - Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand in der Entwicklung eines schnellanalytischen Verfahrens zur Bestimmung aromatischer Spurenstoffe in Wasserproben. Das Verfahren basiert auf der Kopplung der Festphasenmikroextraktion (SPME) mit der Lasermassenspektrometrie (LAMS). Für die Probenanreicherung wurde ein vollautomatisiertes Verfahren in Form der „in-tube SPME“ entwickelt. Nach der Anreicherung werden die Analyten gaschromatographisch getrennt und in einem kommerziellen Ionenfallen - Massenspektrometer nachgewiesen, dass für die Laserionisation modifiziert wurde. Relevante Verfahrensparameter (Sensitivität, Linearität, Reproduzierbarkeit…) wurden für Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) überprüft. Die in der Wasseranalytik geforderten Nachweisgrenzen zur Untersuchung von polyzyklischen Aromaten werden mit der vollautomatisierten, analytischen Technik problemlos erreicht. Die Zeitdauer für eine Analyse ist dabei gering. Bei einer Anreicherungszeit von nur 30 min wurden PAK’s bis zu einer Konzentration von 1 ng/l nachgewiesen. Die Ergebnisse der Untersuchung von Umweltproben zeigen, dass mit der entwickelten instrumentellen Technik ein schnellanalytische Methode zur Verfügung steht, die sowohl im Labor, als auch im Feld zur spurenanalytischen Bestimmung von Aromaten in Wasserproben eingesetzt werden kann. N2 - The purpose of this thesis was the development of rapid analytical method for trace analysis of aromatics in water. This analytical method is based on the combination of solid phase microextraction (SPME) and laser mass spectrometry (LAMS). A fully automated procedure was developed in which analytes are extracted from a liquid sample by means of in-tube solid-phase microextraction. After the extraction, analytes are separated by gas chromatography and analyzed in a commercial ion trap mass spectrometer that was modified for laser multiphoton ionization. Important method parameters (e.g. sensitivity, linearity, repeatability) were checked for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Required detection limits for the investigation of polycyclic aromatics in water samples are reached without any problems with this fully automated, analytical technique. The period for an analysis is small. At an extraction time of only 30 minutes PAH's were detected up to a concentration of 1 ng/l. The results of the investigation from environmental samples show that a fast analytical method is available with this developed instrumental technique. The method can be used for lab or field measurements to analyse aromatic hydrocarbons in small concentrations. KW - Spurenanalyse KW - Organischer Stoff KW - Ionenfalle KW - Lasermassenspektrometrie KW - Multiphotoionisation KW - Festphasenmikroextraktion KW - Gaschromatographie Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000833 ER - TY - THES A1 - Glora, Michael T1 - Ein Beitrag zur Mehrkriterienoptimierung von Simulationsmodellen und Experimenten N2 - Die Arbeit stellt das prinzipielle Vorgehen der Mehrkriterienoptimierung zunächst an Beispielen des virtuellen Prototyping dar. Die Anwendung von Optimierungsalgorithmen auf Parameteridentifikationsaufgaben führt zu Mehrkriterien-Mehrmodell-Optimierung, bei der unbekannte Systemparameter aus Vergleichen zwischen Messungen und Simulationen durch ein schrittweises Vorgehen auf Basis angepasster Versuche, Teilmodelle und Kriterien ermittelt werden können. Bei der Experiment-gekoppelten Hardware-in-the-Loop Optimierung verursacht die Streuung der Messergebnisse auf Grund des nicht vermeidbaren Messrauschens Probleme bei der Konvergenz der Optimierungsverfahren. Abhilfe schafft hier eine angepsste Funktionswert- und Gradientenberechnung auf Basis eines Approximationsverfahrens. Die Vorteile dieses neu entwickelten Verfahrens sind die Verwendung einer Ansatzfunktion zur Elimination von Messfehlern, die Speicherung aller Messwerte für eine eventuelle Weiterverarbeitung und die damit verbundene Minimierung der Anzahl notwendiger Versuche, sowie das Sicherheitskonzept zur Vermeidung kritischer Versuchszustände durch eine implementierte Schrittweitenbegrenzung. N2 - First of all the aim of multi criterion optimization is demonstrated by examples of virtual prototyping. Application to parameter identification problems leads to a multi-criterion multi-model optimization strategy where unknown parameters of a system can be estimated by a step-by-step approach based on appropriate experiments, sub models and criteria. Experiment based Hardware-in-the-loop optimizations show additional problems concerning the convergence of optimization routines due to noise in the measurement. Appropriate criteria and gradient evaluation based on an approximation approach can solve this problem. The new approach has the following advantages: Measurement noise is minimized by using approximations of the criteria, the amount of necessary function evaluations is minimized by storing all results for further approximations, and a safety concept avoiding critical states of the experiment is included. KW - Mehrkörpersystem KW - Simulation KW - Mehrkriterielle Optimierung KW - Optimierung KW - Mehrkriterienoptimierung KW - Simulation KW - Virtual Prototyping KW - Parameteridentifikation Y1 - 2001 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1575 SN - 3-8265-9633-1 ER - TY - BOOK A1 - Glöckner, Friedrich T1 - Zur Entstehung der Braunkohlenlagerstätten der südlichen Lausitz N2 - Digitalisat von: 13-03551 - Glöckner, Friedrich: Zur Entstehung der Braunkohlenlagerstätten der südlichen Lausitz KW - Bergbau KW - Oberlausitz KW - Braunkohle KW - Lagerstättenkunde KW - Lagerstättenkunde KW - Lausitz Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35060 ER - TY - THES A1 - Gnegel, Fabian ED - Fügenschuh, Armin T1 - Refinement algorithms for time-dependent discrete optimization problems T1 - Verfeinerungsalgorithmen für zeitabhängige diskrete Optimierungsprobleme N2 - One of the standard approaches for solving discrete optimization problems which include the aspect of time, such as the traveling salesman problem with time windows, is to derive a so-called time-indexed formulation. If the problem has an underlying structure that can be described by a graph, the time-indexed formulation is usually based on a different, extended graph, commonly referred to as the time-expanded graph. The time-expanded graph can often be derived in such a way that all time constraints are incorporated in its topology, and therefore algorithms for the corresponding time-independent variant become applicable. The downside of this approach is that the sets of vertices and arcs of the time-expanded graph are much larger than the ones of the original graph. In recent works, however, it has been shown that for many practical applications a partial graph expansion that might contain time-infeasible paths, often suffices to find a proven optimal solution. These approaches, instead, iteratively refine the original graph and solve a relaxation of the time-expanded formulation in each iteration. When the solution of the current relaxation allows for a feasible schedule, an optimal solution can be derived from it and the algorithm terminates. In this work, we first present new ideas that allow for the propagation of information about the optimal solution of a coarser graph to a more refined graph and show how these can be used in algorithms. More precisely, we present two general algorithms for solving Mixed Integer Linear Program formulations which we call iterative refinement and branch-and-refine. Iterative refinement basically is solving relaxations of the problem until a feasible solution to the original problem is found. Branch-and-refine is a kind of branch-and-bound algorithm that allows for the graph refinement to be carried out during the exploration of the branch-and-bound tree. For demonstrating the practical relevance of these algorithms, we not only study them in the context of academic examples but also apply them to two real-world problems. The first is a problem from the literature, where small passenger air-crafts have to be routed and scheduled to serve flight requests while fulfilling a variety of conditions on, for example, fuel consumption, weight, and detours. We show here that refinement algorithms can be used to improve the best known results from the literature. The second problem we consider is the task of optimally scheduling deliveries and charging times of delivery robots such that delays are minimized. In this case, we show that refinement algorithms perform better than a direct solution approach making use of state-of-the-art solvers. N2 - Das Herleiten einer so genannten zeitindizierten Formulierung ist einer der Standardansätze zum Lösen diskreter Optimierungsprobleme, die den Aspekt der Zeit einbeziehen, wie z. B. das Problem des Handlungsreisenden mit Zeitfenstern. Liegt dem Problem eine Struktur zugrunde, die durch einen Graphen beschrieben werden kann, so basiert die zeitindizierte Formulierung in der Regel auf einem anderen, erweiterten Graphen, der gemeinhin als zeitexpandierter Graph bezeichnet wird. Der zeitexpandierte Graph kann oft so konstruiert werden, dass alle zeitlichen Beschränkungen bereits in seine Topologie einfließen und Algorithmen für die entsprechende zeitunabhängige Variante anwendbar werden. Der Nachteil dieses Ansatzes ist, dass die Mengen der Knoten und Bögen des zeitexpandierten Graphen viel größer sind als die des ursprünglichen Graphen. In neueren Arbeiten wurde jedoch gezeigt, dass für viele praktische Anwendungen eine partielle Expansion des Graphen, die möglicherweise nicht alle zeitlich unzulässigen Pfade verbietet, oft ausreicht, um eine nachweislich optimale Lösung zu finden. Bei diesem Ansatz wird stattdessen der zeitexpandierte Graph iterativ sukzessive aufgebaut und verfeinert und in jedem Schritt wird eine Relaxierung der zeitexpandierten Formulierung gelöst. Wenn die Lösung der aktuellen Relaxierung einen realisierbaren Zeitplan zulässt, kann daraus eine optimale Lösung abgeleitet werden und der Algorithmus wird beendet. In dieser Arbeit stellen wir zunächst neue Ideen vor, die es ermöglichen, Informationen über die optimale Lösung eines gröberen Graphen auf einen verfeinerten Graphen zu übertragen, und zeigen, wie diese in Algorithmen verwendet werden können. Genauer gesagt stellen wir zwei allgemeine Algorithmen zur Lösung von gemischt-ganzzahligen linearen Programmen vor, die wir als `iterative refinement' und `branch-and-refine' bezeichnen. Bei der iterativen Verfeinerung geht es im Wesentlichen darum, Relaxierungen des Problems zu lösen, bis eine machbare Lösung für das ursprüngliche Problem gefunden wird. Branch-and-refine ist eine Art Branch-and-Bound-Algorithmus, bei dem die Verfeinerung des Graphen während der Erkundung des Branch-and-Bound-Suchbaums durchgeführt wird. Um die praktische Relevanz dieser Algorithmen zu demonstrieren, untersuchen wir ihn nicht nur im Zusammenhang mit akademischen Beispielen, sondern wenden ihn auch auf zwei praktisch motivierte Fragestellungen an. Das erste ist ein Problem aus der Literatur, bei dem die Routen und Zeitpläne kleiner Passagierflugzeuge so geplant werden müssen, dass Fluganfragen von Touristengruppen zu bedienen und dabei eine Vielzahl von Bedingungen zu erfüllen. Die Bedingungen betreffen unter anderem Treibstoffverbrauch, Gewicht und Umwege. Wir zeigen hier, dass Verfeinerungsalgorithmen verwendet werden können, um die besten Ergebnisse aus der Literatur zu verbessern. Das zweite Problem, das wir betrachten, ist die Aufgabe, Lieferungen und Ladezeiten von elektrischen Lieferrobotern optimal zu planen, so dass Verzögerungen minimiert werden. In diesem Fall zeigen wir, dass Verfeinerungsalgorithmen besser abschneiden als ein direkter Lösungsansatz, bei dem ein allgemeiner Löser für gemischt-ganzzahlige Probleme eingesetzt wird. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 27, 2022 KW - Discrete optimization KW - Mixed integer linear programming KW - Graph refinement KW - Branch and bound KW - Time-dependent airplane routing KW - Diskrete Optimierung KW - Gemischt-ganzzahlige lineare Programmierung KW - Verfeinerung von Graphen KW - Zeitabhängige Flugroutenplanung KW - Tourenplanung von E-Fahrzeugen KW - Ganzzahlige Optimierung KW - Tourenplanung KW - Travelling-salesman-Problem KW - Branch-and-Bound-Methode Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-61275 ER - TY - RPRT A1 - Gnegel, Fabian A1 - Fügenschuh, Armin ED - Fügenschuh, Armin T1 - An iterative graph expansion approach for the scheduling and routing of airplanes N2 - A tourism company that offers fly-in safaris is faced with the challenge to route and schedule its fleet of airplanes in an optimal way. Over the course of a given time horizon several groups of tourists have to be picked up at airports and flown to their destinations within a certain time-window. Furthermore the number of available seats, the consumption of fuel, the maximal takeoff weight, and restrictions on the detour of the individual groups have to be taken into account. The task of optimally scheduling the airplanes and tour groups belongs to the class of vehicle routing problems with pickup and delivery and time-windows. A flow-over-flow formulation on the time expanded graph of the airports was used in the literature in order to model this problem as a mixed integer linear program. Most of the benchmark problems however could not be solved within a time limit of three hours, which was overcome by formulating the problem for a simplified (time-free) graph and the use of an incumbent callback to check for feasibility in the original graph. While this approach led to very good results for instances, where few time-free solutions were infeasible for the original problem, some instances remained unsolved. In order to overcome this problem we derive two new exact formulations that include time as variables. Although these formulations by themselves are not better than the approach from the literature, they allow for an effective construction of graphs which can be interpreted as intermediate graphs between the graph of airports and the expanded graph with vertices for each visit. Using similar relaxation techniques to the time-free approach and constructing these graphs based on solutions of the relaxations guarantees that only critical airports are expanded. A computational study was performed in order to compare the new formulations to the methods from the literature. Within a time limit of 3 hours the new approach was able to find proven optimal solutions for all previously unsolved benchmark instances. Furthermore the average computation time of all benchmark instances was reduced by 90 percent. N2 - Ein Reiseunternehmen, das Fly-in Safaris anbietet, stellt sich die Aufgabe, seine Flottenrouten und deren Zeitplanung optimal zu gestalten. In einem feststehenden Zeitraum müssen mehrere Touristengruppen unter Einhaltung von Fristen von ihrem aktuellen Aufenthaltsort per Flugzeug abgeholt und zu ihrem nächsten Zielflughafen geflogen werden. Weiterhin muss Rücksicht auf die beschränkte Anzahl von Sitzen, den Treibstoffverbrauch, das maximale Startgewicht und Bedingungen an die Umwege der einzelnen Gruppen genommen werden. Die Aufgabe, die Routen der Flugzeuge festzulegen und zeitlich zu planen, gehört zur Problemklasse der Vehicle Routing Probleme mit Pickup und Delivery und Zeitfenstern. Eine Flow-over-Flow Formulierung auf dem zeitexpandierten Graphen der Flughäfen wurde in der Literatur benutzt, um dieses Problem als gemischt-ganzzahliges lineares Programm zu formulieren. Allerdings konnten die meisten Benchmarkprobleme nicht innerhalb von einem Zeitlimit von drei Stunden gelöst werden, was dadurch behoben wurde, dass das Problem für einen vereinfachten (zeitfreien) Graphen formuliert und ein Incumbent Callback zum Überprüfen der Zulässigkeit für den ursprünglichen Graphen implementiert wurde. Während dieser Ansatz sehr gute Resultate für Probleminstanzen lieferte, bei denen nur wenige zeitfreie Lösungen für das ursprüngliche Problem unzulässig waren, blieben einige Instanzen ungelöst. Um dies zu verbessern, leiten wir zwei neue exakte Formulierungen her, die den Aspekt der Zeit als Variablen beinhalten. Obwohl diese Formulierungen für sich genommen nicht besser sind als der zeitfreie Ansatz aus der Literatur, erlauben sie eine effektive Konstruktion von Graphen, die als Zwischenstufen vom Graphen der Flughäfen und dem expandierten Graphen mit Knoten für jede Ankunft angesehen werden können. Die Benutzung von ähnlichen Relaxationstechniken wie im zeitfreien Ansatz und das Aufbauen dieser Graphen anhand von Lösungen der Relaxierungen garantiert, dass nur kritische Knoten expandiert werden. Eine Rechenstudie wurde durchgeführt, um die neuen Formulierungen mit den Methoden aus der Literatur zu vergleichen. Innerhalb eines Zeitlimits von drei Stunden war der neue Ansatz in der Lage, alle vorher ungelösten Benchmarkproblem bis zur beweisbaren Optimalität zu lösen. Außerdem wurde die durchschnittliche Rechenzeit um 90 Prozent reduziert. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 3, 2019 KW - Mixed Integer Linear Programming KW - Operational Research KW - Vehicle Routing Problem KW - Time-Dependent Airplane Routing KW - Dynamic Graph Expansion KW - Routing KW - Mehrdepotproblem KW - Expandierender Graph Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48069 SN - 2627-6100 ER - TY - RPRT A1 - Gnegel, Fabian A1 - Fügenschuh, Armin ED - Fügenschuh, Armin T1 - Branch-and-refine for solving time-dependent problems T1 - Branch-and-Refine zur Lösung zeitabhängiger Probleme N2 - Einer der Standardansätze zur Lösung zeitabhängiger diskreter Optimierungsprobleme, wie z.B. das Problem des Handlungsreisenden mit Zeitfenstern oder das Kürzeste Wege Problem mit Zeitfenstern, ist die Herleitung einer sogenannten zeitindizierten Formulierung. Wenn dem Problem eine Struktur zu Grunde liegt, die durch einen Graphen beschrieben werden kann, basiert die zeitindizierte Formulierung normalerweise auf einem anderen, erweiterten Graphen, der in der Literatur als zeitexpandierter Graph bezeichnet wird. Der zeitexpandierte Graph kann oft so generiert werden, dass alle Zeitbeschränkungen bereits aufgrund seiner Topologie erfüllt sind und somit Algorithmen für die entsprechende zeitunabhängige Variante angewendet werden können. Der Nachteil dieses Ansatzes ist, dass die Mengen der Ecken und Bögen des zeitexpandierten Graphen viel größer sind als die des ursprünglichen Graphen. In neueren Arbeiten hat sich jedoch gezeigt, dass für viele praktische Anwendungen eine partielle Expandierung des Graphen, die möglicherweise zeitunmögliche Pfade zulässt, oft ausreicht, um eine beweisbar optimale Lösung zu finden. Diese Ansätze verfeinern iterativ den ursprünglichen Graphen und lösen in jeder Iteration eine Relaxierung der zeitexpandierten Formulierung. Wenn die Lösung der aktuellen Relaxation alle Zeitbeschränkungen erfüllt, kann daraus eine optimale Lösung abgeleitet werden, und der Algorithmus terminiert. In dieser Arbeit stellen wir neue Ideen vor, die das Übertragen von Informationen über die optimale Lösung eines gröberen Graphen zu einem verfeinerten Graphen ermöglichen und zeigen, wie diese in Algorithmen verwendet werden können. Genauer gesagt stellen wir einen neuen Algorithmus zur Lösung von MILP-Formulierungen (Mixed Integer Linear Program) von zeitabhängigen Problemen vor, der es ermöglicht, die Graphenverfeinerung während der Untersuchung des Branch-and-Bound Baums durchzuführen, anstatt jedes Mal neu zu starten, wenn die optimale Lösung sich als nicht zulässig herausgestellt hat. Um die praktische Relevanz dieses Algorithmus zu demonstrieren, präsentieren wir Ergebnisse von numerische Experimenten seiner Anwendung auf das Kürzeste Wege Problem mit Zeitfenstern und das Problem des Handlungsreisenden mit Zeitfenstern. N2 - One of the standard approaches for solving time-dependent discrete optimization problems, such as the travelling salesman problem with time-windows or the shortest path problem with time-windows is to derive a so-called time-indexed formulation. If the problem has an underlying structure that can be described by a graph, the time-indexed formulation is usually based on a different, extended graph, commonly referred to as the time-expanded graph. The time-expanded graph can often be derived in such a way that all time constraints are incorporated in its topology, and therefore algorithms for the corresponding time-independent variant become applicable. The downside of this approach is, that the sets of vertices and arcs of the time-expanded graph are much larger than the ones of the original graph. In recent works, however, it has been shown that for many practical applications a partial graph expansion, that might contain time infeasible paths, often suffices to find a proven optimal solution. These approaches, instead, iteratively refine the original graph and solve a relaxation of the time-expanded formulation in each iteration. When the solution of the current relaxation is time feasible an optimal solution can be derived from it and the algorithm terminates. In this work we present new ideas, that allow for the propagation of information about the optimal solution of a coarser graph to a more refined graph and show how these can be used in algorithms, which are based on graph refinement. More precisely we present a new algorithm for solving Mixed Integer Linear Program (MILP) formulations of time-dependent problems that allows for the graph refinement to be carried out during the exploration of the branch-and-bound tree instead of restarting whenever the optimal solution was found to be infeasible. For demonstrating the practical relevance of this algorithm we present numerical results on its application to the shortest path problem with time-windows and the traveling salesman problem with time-windows. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 13, 2020 KW - Graphenverfeinerung KW - Branch-and-Bound KW - Kürzeste Wege Problem mit Zeitfenstern KW - Problem des Handlungsreisenden mit Zeitfenstern KW - Graph refinement KW - Branch-and-bound KW - Shortest path problem with time-windows KW - Travelling salesman problem with time-windows KW - Branch-and-Bound-Methode KW - Kürzester-Weg-Problem KW - Travelling-salesman-Problem Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51995 SN - 2627-6100 ER - TY - RPRT A1 - Gnegel, Fabian A1 - Fügenschuh, Armin A1 - Hagel, Michael A1 - Leyffer, Sven A1 - Stiemer, Marcus ED - Fügenschuh, Armin T1 - A solution framework for linear PDE-constrained mixed-integer problems N2 - We present a general numerical solution method for control problems with PDE-defined state variables over a finite set of binary or continuous control variables. We show empirically that a naive approach that applies a numerical discretization scheme to the PDEs (and if necessary a linearization scheme) to derive constraints for a mixed-integer linear program (MILP) leads to systems that are too large to be solved with state-of-the-art solvers for MILPs, especially if we desire an accurate approximation of the state variables. Our framework comprises two techniques to mitigate the rise of computation times with increasing discretization level parameters: First, the linear system is solved for a basis of the control space in a preprocessing step. Second, certain constraints are just imposed on demand via the IBM ILOG CPLEX feature of a lazy constraint callback. These techniques are compared with an approach where the relations obtained by the discretization of the continuous constraints are directly included in the MILP. We demonstrate our approach on two examples: modeling of the spread of wildfire and the mitigation of water contamination. In both examples the computational results demonstrate that the solution time is significantly reduced by our methods. In particular, the dependence of the computation time on the size of the spatial discretization of the PDE is significantly reduced. N2 - Wir präsentieren eine allgemeine numerische Lösungsmethode für Steuerungsprobleme mit PDE-definierten Zustandsvariablen über einer endlichen Menge von binären oder kontinuierlichen Steuerungsvariablen. Wir zeigen empirisch, dass ein naiver Ansatz, der ein numerisches Diskretisierungsschema auf die PDEs anwendet (und erforderlichenfalls ein Linearisierungsschema), um Nebenbedingungen für ein gemischt-ganzzahliges lineares Programm (MILP) abzuleiten, zu Systemen führt, die zu groß sind, um selbst mit modernen MILP-Lösern gelöst zu werden, insbesondere wenn eine genaue Approximation der Zustandsvariablen gewünscht ist. Unser Ansatz umfasst zwei Techniken, um den Anstieg der Rechenzeiten mit zunehmender Feinheit der Diskretisierung abzumildern: Erstens wird das lineare System in einem Vorverarbeitungsschritt in den Variablen des Kontrollraums gelöst. Zweitens werden bestimmte Einschränkungen nur bei Bedarf über die IBM ILOG CPLEX-Funktion einer verzögerten Nebenbedingungs-Generierung zur Instanz hinzugefügt. Diese Techniken werden mit einem Ansatz verglichen, bei dem die durch die Diskretisierung der kontinuierlichen Nebenbedingungen erhaltenen Beziehungen direkt in das MILP einbezogen werden. Wir zeigen unseren Ansatz an zwei Beispielen: Modellierung der Ausbreitung eines Waldbrands und Minderung einer Wasserverschmutzung. In beiden Beispielen zeigen die Berechnungsergebnisse, dass die Lösungszeit durch unsere Methoden erheblich verkürzt wird. Insbesondere wird die Abhängigkeit der Rechenzeit von der Größe der räumlichen Diskretisierung der PDE deutlich reduziert. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 8,2019 KW - Mixed-integer linear programming KW - Partial differential equations KW - Finite-element methods KW - Convection-diffusion equation KW - Global optimal control KW - Gemischt-ganzzahlige lineare Programmierung KW - Globale Optimalsteuerung KW - Konvektions-Diffusions-Gleichung KW - Finite-Elemente-Methode KW - Partielle Differentialgleichungen KW - Optimale Kontrolle KW - Finite-Elemente-Methode KW - Lineare Optimierung KW - Konvektions-Diffusionsgleichung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-50453 SN - 2627-6100 ER - TY - RPRT A1 - Gnegel, Fabian A1 - Schaudt, Stefan A1 - Clausen, Uwe A1 - Fügenschuh, Armin ED - Fügenschuh, Armin T1 - A 2D layered graph approach for scheduling delivery robots T1 - Ein geschichteter 2D Graphen Ansatz für die Ablaufplanung von Lieferrobotern N2 - In recent years parcel volumes reached record highs. The logistics industry is seeking new innovative concepts to keep pace. For densely populated areas delivery robots are a promising alternative to conventional trucking. These electric robots drive autonomously on sidewalks and deliver urgent goods, such as express parcels, medicine, or meals. The limited cargo space and battery capacity of these vehicles necessitates a depot visit after each customer served. The problem can be formulated as an electric vehicle routing problem with soft time windows and a single unit capacity. The goal is to serve all customers such that the quadratic sum of delays is minimized and each vehicle operates within its battery bounds. To solve this problem, we formulate an MIQP and present an expanded formulation based on a layered graph. For this layered graph we derive two solution approaches based on relaxations, which use less nodes and arcs. The first, Iterative Refinement, always solves the current relaxation to optimality and refines the graph if the solution is not feasible for the expanded formulation. This is repeated until a proven optimal solution is found. The second, Branch and Refine, integrates the graph refinement into a branch and bound framework avoiding restarts. Computational experiments performed on modified Solomon instances demonstrate the advantage of using our solution approaches and show that Branch and Refine outperforms Iterative Refinement in all studied parameter configurations. N2 - In den letzten Jahren erreichte das Paketvolumen Rekordhöhen. Die Logistikbranche sucht nach neuen innovativen Konzepten, um Schritt zu halten. Für dicht besiedelte Gebiete sind Lieferroboter eine vielversprechende Alternative zum konventionellen LKW-Transport. Diese elektrischen Roboter fahren autonom auf Bürgersteigen und liefern Waren wie Expresspakete, Medikamente oder Mahlzeiten aus. Der begrenzte Laderaum und die begrenzte Batteriekapazität dieser Fahrzeuge erfordern nach jedem Kunden einen Depotbesuch. Das Problem kann als Routingproblem für Elektrofahrzeuge mit weichen Zeitfenstern und einer Kapazität von einer einzelnen Einheit formuliert werden. Ziel ist es, alle Kunden so zu bedienen, dass die quadratische Summe der Verspätungen minimiert wird und jede Fahrzeugroute innerhalb der Batterieladungsgrenzen liegt. Um dieses Problem zu lösen, formulieren wir einen MIQP und präsentieren eine erweiterte Formulierung basierend auf einem geschichteten Graphen. Für diesen geschichtete Graphen leiten wir zwei Lösungsansätze ab, die auf Relaxationen basieren und weniger Knoten und Bögen verwenden. Der erste, iterative Verfeinerung, löst die aktuelle Relaxation immer optimal und verfeinert den Graphen, wenn die erweiterte Formulierung keine zulässige Lösung enthält. Dies wird wiederholt, bis eine optimale Lösung gefunden ist. Die zweite Option, Verzweigen und Verfeinern, integriert die Graphenverfeinerung in einen Verzweige und Beschränke Rahmen, um Neustarts zu vermeiden. Computerexperimente, die an modifizierten Solomon-Instanzen durchgeführt wurden, zeigen den Vorteil der Verwendung unserer Lösungsansätze und zeigen, dass Verzweigen und Verfeinern die iterative Verfeinerung in allen untersuchten Parameterkonfigurationen übertrifft. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 17, 2021 KW - Delivery robots KW - Electric vehicle routing problem KW - Graph refinement KW - Layered graphs KW - Partial recharging KW - Lieferroboter KW - Streckenplanung für elektrische Fahrzeuge KW - Graphenverfeinerung KW - Geschichtete Graphen KW - Partielles Aufladen KW - Mobiler Roboter KW - Tourenplanung KW - Optimierung Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-54931 SN - 2627-6100 ER - TY - JOUR A1 - Gnegel, Fabian A1 - Schaudt, Stefan A1 - Clausen, Uwe A1 - Fügenschuh, Armin T1 - A graph-refinement algorithm to minimize squared delivery delays using parcel robots JF - Mathematics N2 - In recent years, parcel volumes have reached record highs, prompting the logistics industry to explore innovative solutions to meet growing demand. In densely populated areas, delivery robots offer a promising alternative to traditional truck-based delivery systems. These autonomous electric robots operate on sidewalks and deliver time-sensitive goods, such as express parcels, medicine and meals. However, their limited cargo capacity and battery life require a return to a depot after each delivery. This challenge can be modeled as an electric vehicle-routing problem with soft time windows and single-unit capacity constraints. The objective is to serve all customers while minimizing the quadratic sum of delivery delays and ensuring each vehicle operates within its battery limitations. To address this problem, we propose a mixed-integer quadratic programming model and introduce an enhanced formulation using a layered graph structure. For this layered graph, we present two solution approaches based on relaxations that reduce the number of nodes and arcs compared to the expanded formulation. The first approach, Iterative Refinement, solves the current relaxation to optimality and refines the graph when the solution is infeasible for the expanded formulation. This process continues until a proven optimal solution is obtained. The second approach, Branch and Refine, integrates graph refinement into a branch-and-bound framework, eliminating the need for restarts. Computational experiments on modified Solomon instances demonstrate the effectiveness of our solution approaches, with Branch and Refine consistently outperforming Iterative Refinement across all tested parameter configurations. KW - Integer programming KW - Layered graph refinement KW - Delivery robots KW - Electric vehicle-routing problem KW - Partial recharging Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3390/math12203201 SN - 2227-7390 VL - 12 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - THES A1 - Goebelbecker, Joel T1 - Risk management of nanotechnologies within German legislation T1 - Risikomanagement von Nanotechnologien innerhalb der deutschen Rechtsordnung N2 - Nanotechnologies allow for the production of completely new materials in a wide range of industries and technical fields and are also recognised as one of the most important technological sectors for the future. The growing nanotechnological industry is rapidly generating new forms of materials; however, little is known about the behaviour of these substances, in particular their particle form and their impact on different ecological systems and the life within them. Concerns have been raised about the safety and regulation of nanomaterials, following a number of studies that indicated that some nanomaterials are able to cause adverse effects on living objects. This data, as well as increasing production volumes and commercialisation, the capability of crossing biological barriers and the increased physico-chemical activities of nanoparticles, when compared to their bulk counterparts, have triggered concern (Baró et al., 2001; Kear et al., 2012) about their impacts on health and safety. In Germany, nanoparticles, nanotechnological products, their production processes and their disposal are generally subject to the prevailing law of the German legal system, especially with respect to the authorization of equipment, permissions regarding chemicals and other product groups, and the protection of employees and the environment. With regard to nanotechnologies, however, the question arises as to whether the present legal regulations are adequate, and/or whether regulative gaps occur because of specific new products, materials or process characteristics. Accordingly, based on the analysis of the relevant state-of-the-art technology and science, and an evaluation of existing, as well as projectable, future national legislation on this matter, this work aims to identify regulative gaps in the relevant standardisation procedures and to point out possible adjustments. Although nanomaterials are covered by the general scope of many of the existing legislative frameworks, it is often unclear if current regulation is actually applicable for specific questions of nanomaterials and their diverse applications. In particular, there is a lack of sufficient knowledge of the risks, which could lead to imbalanced legal protection against any threats that may arise. However, it is recognised that adjustments are needed, and legal amendments have been repeatedly proposed by expert committees, policymakers, industry members and non-governmental organisations (European Parliament, 2009). Nonetheless, very few revisions have been made to date, so the existing regulations are not considered adequate to deal with all kinds of nanomaterials in both the short and long term. Current legislation needs to be adapted immediately to reflect the challenges posed by current nanomaterials and their applications. N2 - Nanotechnologien ermöglichen die Herstellung völlig neuer Materialien in einem breiten Spektrum von Branchen sowie technischen Bereichen und werden als einer der wichtigsten Technologiebereiche der Zukunft angesehen. Die wachsende nanotechnologische Industrie erzeugt immer neue Formen von Materialien; dagegen ist wenig über deren Verhalten bekannt, insbesondere ihre Auswirkungen auf Ökosysteme sowie auf die Dinge, die darin leben. Eine Reihe von Studien äußert Bedenken über die Sicherheit der Regulierung von Nanomaterialien, von denen behauptet wird, nachteilige Auswirkungen auf Organismen zu verursachen. Neben diesen sind steigende Produktionsmengen und zunehmende Vermarktung, die Fähigkeit biologische Hürden zu überschreiten sowie die erhöhte physikochemische Aktivität im Vergleich zu makroskopischen Substanzen, Gründe zur Besorgnis (Baró et al., 2001; Kear et al., 2012). In Deutschland unterliegen sowohl Nanopartikel, nanotechnologische Produkte und deren Produktionsprozesse als auch ihre Entsorgung grundsätzlich den geltenden Bestimmungen des deutschen Rechtssystems, insbesondere bei der Genehmigung von Anlagen, der Zulassung von Chemikalien und besonderen Produktgruppen und dem Schutz von Mitarbeitern und Umwelt. Bei Nanotechnologien stellt sich nun jedoch die Frage, ob die vorliegenden Rechtsvorschriften bereits hinreichend zutreffen, und/oder ob Regelungslücken auftreten, die aus den neuartigen, individuellen Produkten, Materialien oder Prozesseigenschaften resultieren. Dementsprechend soll diese Arbeit, basierend auf einer Analyse des relevanten Stands der Technik und Wissenschaft sowie einer Bewertung des bestehenden und künftig absehbaren Rechtsrahmens, Regelungslücken identifizieren und mögliche Anpassungen aufzeigen. Obwohl im Ergebnis Nanomaterialien vielfach durch den bestehenden Rechtsrahmens eingefasst sind, ist oftmals noch unklar, ob Einzelregelungen tatsächlich anwendbar sind. Es herrscht vor allem ein Mangel an ausreichender Kenntnis der Risiken, welche zu einem unzureichenden rechtlichen Schutz gegen die auftretenden Gefahren führen könnte. Es wird zwar erkannt, dass Anpassungen erforderlich sind, und von Fachausschüssen, politischen Entscheidungsträgern, Mitgliedern der Industrie und NGOs wurden wiederholt Gesetzesänderungen vorgeschlagen (European Parliament, 2009). Doch wurden tatsächlich bisher nur sehr wenige Modifikationen vorgenommen, so dass die bestehenden Vorschriften als nicht ausreichend erachtet werden müssen, um mit allen Arten von Nanomaterialien sowohl kurz- als auch langfristig umgehen zu können. Der aktuelle Rechtsrahmen muss sofort angepasst werden, um die Herausforderungen der inzwischen gebräuchlichen Nanomaterialien und deren Anwendungen widerzuspiegeln. KW - Legal KW - Legislation KW - Nano KW - Nanotechnology KW - Risk KW - Recht KW - Rechtsordnung KW - Nano KW - Nanotechnologie KW - Risiko KW - Deutschland KW - Nanotechnologie KW - Risiko KW - Rechtssystem Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40795 ER - TY - THES A1 - Goryachko, Andriy T1 - Investigations of perspective materials for aggressively scaled gate stacks and contact structures of MOS devices N2 - The thesis discusses a fundamental question of reconstruction on the Si(100) surface as well as three material combinations, which are important for perspective microelectronics technologies: Si/Pr2O3/Si(100), W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100), and CoSix/Si(100). A refined mixed ad-dimer model is developed for the Si(100)-c(4´4) reconstruction on the basis of scanning tunnelling microscopy investigations. A thermal stability of Pr2O3/Si(100) and Si/Pr2O3/Si(100) structures is studied with ion sputtering assisted Auger electron spectroscopy. The latter technique is also applied for precise determination of O and N content in the new W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100) structure, and to study the preferential sputtering of Si in CoSi2, CoSi, and Co2Si phases on Si(100) surface. The WSix/poly-Si/SiO2/Si(100) system, which was previously used in microelectronics, is studied for comparison. The preferential sputtering of Si in WSix is shown to be qualitatively similar as in the CoSix case. N2 - Die Arbeit beschäftigt sich mit einer grundlegenden Frage der Rekonstruktion auf der Si(100) Oberfläche sowie mit drei Materialkombinationen deren Bedeutung für perspektivische Mikroelektronik-Technologien sind: Si/Pr2O3/Si(100), W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100), und CoSix/Si(100). Ein verbessertes gemischtes "ad-dimer" Modell war für die Si(100)-c(4´4) Rekonstruktion auf dem Grund der neuesten Raster Tunnel Mikroskopie Untersuchungen entworfen worden. Die thermische Stabilität der Pr2O3/Si(100) und Si/Pr2O3/Si(100) Systeme war mit der Hilfe von Auger Elektronen Spektroskopie und Ionen Bestrahlung untersucht worden. Diese Methode ist auch für die genaue Messung von O und N Inhalt in W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100) Strukturen verwendet, sowie um das selektive Sputtern von Si in CoSi2/Si(100), CoSi/Si(100), Co2Si/Si(100), und WSix/poly-Si/SiO2/Si(100) Systemen festzustellen. Es wurde gezeigt, daß das selektive Sputtern von Si in den obengenannten Systemen qualitativ ähnlich läuft. KW - Silicium KW - Kristallfläche KW - Praseodymoxide KW - MOS Wolframnitride KW - Dünne Schicht KW - Silicon KW - Praseodymium oxide KW - Tungsten nitride KW - Tungsten silicide KW - Cobalt silicide Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000342 ER - TY - THES A1 - Griebel, Wolfgang T1 - Weltraumgeeignete 5MHz Quarzoszillatoren mit maximaler Stabilität zwischen 1 und 10 Sekunden T1 - Space Qualified 5MHz Crystal Oscillators with Maximum Stability between 1 and 10 Seconds N2 - The dissertation covers the physical, design, simulation and measurement aspects of extremely high Q precision oscillators for space applications. Existing design approaches and methods are evaluated, and it is shown that only physically complete models can deliver a good agreement between theory and experiments. A prototype was built showing very good phase noise and stability. N2 - Diese Dissertation behandelt die physikalischen, Design, Simulations- und Meßprobleme die bei weltraumtauglichen Präzisionsoszillatoren mit extrem hoher Güte auftreten. Bestehende Designansätze wurden evaluiert, und es wurde gezeigt, daß nur physikalisch vollständige Modelle eine zufriedenstellende Übereinstimmung zwischen Theorie und dem Experiment ermöglichen können. Ein Prototyp mit sehr guter Stabilität und extrem niedrigem Phasenrauschen wurde erstellt. KW - Phase Noise KW - Crystal Oscillator KW - Nonlinear KW - Design Method KW - Allen Variance KW - Phasenrauschen KW - Quarzoszillator KW - Nichtlinear KW - Entwurfsmethode KW - Allen Varianz KW - Quarzoszillator KW - Raumfahrt KW - Phasenrauschen KW - Systementwurf Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-55204 ER - TY - THES A1 - Groher, Wolfgang T1 - Digitalisierung in FuE-schwachen KMU : ein IT-gestützter Ansatz zur Steigerung der Innovationsleistung T1 - Digitalization in R&D-weak SMEs : an IT-supported approach to increasing innovation performance N2 - In der frühen Phase des Innovationsprozesses, dem Front-End of Innovation (FEI), stehen Unternehmen vor der Herausforderung, eine stetig wachsende Menge an Informationen in immer kürzerer Zeit zu evaluieren, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Entweder investieren sie einen beträchtlichen Zeitaufwand in eine strukturierte Daten- und Informationsanalyse mit der Gefahr eines zu späten Markteintritts, oder sie folgen ihrer Intuition, mit der Gefahr nicht die Kunden- und Markterwartungen zu treffen. Beide Szenarien stellen ein beträchtliches Risiko für den Fortbestand eines Unternehmens dar, insbesondere wenn dieses keine Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten betreibt und somit kein formaler Innovationsprozess etabliert ist. Die vorliegende Arbeit greift dieses Dilemma auf und entwickelt, basierend auf dem Design-Science-Research-Ansatz, ein IT-gestütztes Bewertungsmodell. Dieses ermöglicht datenbasierte Entscheidungen abgestimmt auf die von einem Unternehmen verfolgte Innovationsstrategie. Als Datenbasis werden Patente, wissenschaftliche Veröffentlichungen, Messeneuheiten, Informationen zu Start-ups, sowie Produkt- und Dienstleistungsverzeichnisse berücksichtigt. Eingabegrößen für das Bewertungsmodell sind die Beschreibung eines Innovations-Suchfeldes, sowie die im Unternehmen vorhandenen Kernkompetenzen. Mithilfe semantischer Informationsextraktion, Latent Semantic Analysis (LSA) und Fuzzy-Logik werden die drei Indikatoren Marktreife (Entwicklungsstand), Marktorientierung (Ausrichtung auf Kunden-/ Markterwartungen) und Anschlussfähigkeit (Übereinstimmung mit den im Unternehmen vorhandenen Kernkompetenzen) für ein Innovations-Suchfeld bestimmt. Mithilfe dieser Indikatoren lassen sich alternative Innovations-Suchfelder bewerten und vergleichen und das für das Unternehmen attraktivste und aussichtsreichste bestimmen. Der entwickelte Prototyp wird abschließend mit Hilfe von Fokusgruppen für die Branchen Technischer Handel und Verkehr/ Logistik validiert. Die Validierung zeigt, dass der Ansatz in der Praxis geeignet ist, die Entscheidungsfindung im FEI zu unterstützen und eine transparente Bewertung von Innovations-Suchfeldern ohne spezifisches Domänenwissen vorzunehmen. Möglich wird dies, da das Bewertungsmodell keine Vorstrukturierung eines Innovations-Suchfeldes, beispielsweise durch Ontologien als Eingangsgröße, voraussetzt. Durch die Einbeziehung der relevanten Informationsquellen von Beginn an lassen sich Rücksprünge vermeiden und Zeitvorteile realisieren, was die Leistung im Innovationsprozess erhöht. Somit wird die Grundlage für einen durchgängigen, integrierten Innovationsprozess gelegt, der auch das frühe FEI miteinschließt. N2 - In the early phase of the innovation process, the front-end of innovation (FEI), companies are faced with the challenge of evaluating a constantly growing amount of information in an ever shorter time in order to remain competitive. They either invest a considerable amount of time in a structured data and information analysis with the risk of entering the market too late, or they follow their intuition with the risk of not meeting customer and market expectations. Both scenarios represent a significant risk for the continued existence of a company, especially if it does not conduct any research and development activities and therefore no formal innovation process is established. This dissertation takes up this dilemma and develops an IT-supported evaluation model based on the design science research approach. It enables data-based decisions tailored to the innovation strategy pursued by a company. Patents, scientific publications, trade fair innovations, information on start-ups, as well as product and service directories are taken into account for the database. Input variables for the evaluation model are the description of an innovation search field and the core competencies available in the company. With the help of semantic information extraction, latent semantic analysis (LSA) and fuzzy logic, the three indicators market maturity (development status), market orientation (alignment with customer/market expectations) and connectivity (correspondence with the core competencies available in the company) are determined for an innovation search field. With the help of these indicators, alternative innovation search fields can be evaluated and compared and the most attractive and promising one for the company can be determined. The developed prototype is then validated with the help of focus groups for the sectors technical trade and transport/logistics. The validation shows that the approach is suitable in practice to support decision-making in the FEI and to carry out a transparent evaluation of innovation search fields without specific domain knowledge. This is possible because the evaluation model does not require any pre-structuring of an innovation search field, for example by using ontologies. By including the relevant sources of information right from the start, regressions can be avoided and time saved, which increases performance in the innovation process. This lays the foundation for a continuous, integrated innovation process that also includes the early FEI. KW - FEI KW - Design-Science-Research KW - LSA KW - Bewertungsmodell KW - Innovations-Suchfeld KW - Front-end of innovation KW - Design science research KW - Latent semantic analysis KW - Evaluation model KW - Innovation search field KW - Klein- und Mittelbetrieb KW - Innovation KW - Digitalisierung Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-61062 ER -