The 50 most recently published documents
1. Zweite Änderungssatzung zur fachspezifischen Prüfungs- und Studienordnung für den Bachelor-Studiengang Biotechnologie (B. Sc.) vom 15. März 2024
2. Lesefassung: Fachspezifische Prüfungs- und Studienordnung für den Bachelor-Studiengang Biotechnologie (B. Sc.) vom 30. Juli 2018 (AMbl. 15/2018) i. d. F. der Zweiten Änderungssatzung zur fachspezifischen Prüfungs- und Studienordnung für den Bachelor-Studiengang Biotechnologie (B. Sc.) vom 15. März 2024
1. Erste Änderungssatzung zur fachspezifischen Prüfungs- und Studienordnung für
den Bachelor-Studiengang Medizintechnik vom 15. März 2024
2. Lesefassung: Fachspezifische Prüfungs- und Studienordnung für den Bachelor-Studiengang Medizintechnik vom 04. Oktober 2022 i. d. F. der ersten Änderungssatzung zur Prüfungs- und Studienordnung für den Bachelor-Studiengang Medizintechnik vom 15. März 2024
A contribution to the online monitoring of partial discharges in high-voltage grid components
(2024)
Increasing utilization of HV power cable lines, and particularly the advent of long HVDC underground links, results in the need to sensitively monitor their condition, such as by tracking the emergence and development of partial discharges. This study demonstrates that existing solutions are poorly suited to the case of HVDC lines, and that a new, more sophisticated monitoring system needs to address a wide array of diverse problems. First of all, the overview of the task and main functional blocks of the monitoring system is given. Following this, selected blocks are subject to detailed examination in subsequent chapters.
The first of these blocks, a high-frequency current transformer (HFCT), is responsible for capturing the signal in the power line and transferring it to the electronics. This component receives in-depth coverage: general design considerations, computation of leakage inductance, operation in presence of a power current, resonant behavior, balanced design. Particular attention is given to the application of Finite Element Analysis (FEA) in relation to the HFCT, however, the demonstrated techniques can also be applied to other magnetic devices. Last section of the chapter presents various stages of development, experimental setups, prototypes, and the final device which has been put into series production.
The next block addresses extraction of signals from noise. A literature analysis is conducted concerning noise suppression in partial discharge recordings, and the application of the signal separation approach based on Linear Predictive Coding is shown.
In the section on localization, examples illustrating problems encountered during the development of a partial discharge localization algorithm are presented.
In the chapter devoted to laboratory tests, various auxiliary experiments conducted during the system's development are compiled, where some of them are: Time Domain Reflectometry (TDR) TDR-based line characterization, estimation of monitoring sensitivity, measurement of the cable attenuation and reflection coefficients of the accessories.
In the final chapter – field tests – the installation of the system on a 110 kV line and the measured transfer function are demonstrated.
Kleinstädte stehen vor der Herausforderung, die Lebensqualität und die Lebenszufriedenheit ihrer Bewohner:innen zu verbessern. Dabei sind subjektive Wahrnehmungen oft wichtiger als objektive Maßstäbe. Im Rahmen dieser Studie werden deshalb die Attraktivitätsfaktoren von Kleinstädten untersucht, die dazu beitragen, die Lebensqualität der Bürger:innen zu fördern. Um ein realistisches Bild auf die Anforderungen der Bewohner:innen zu erhalten, ist es wesentlich, die tatsächlichen Aktivitätsräume der Kleinstadt-Bewohner:innen zu betrachten. Mit Blick auf die individuelle Beurteilungs- und Einstellungsebene der Bürger:innen wird deshalb eine erweiterte geografisch-räumliche Perspektive eingenommen. Für Bürger:innen ist im Rahmen ihres Well-Beings der Raum entscheidend, in dem sie sich normalerweise bewegen. Ihr Radius überschreitet dabei typischerweise die Grenzen der eigenen Kleinstadt und bezieht das nähere regionale Umfeld mit ein. Vor diesem Hintergrund wurde in dem Projekt die Frage adressiert, wie die spezifischen Eigenschaften von Kleinstädten sowie ihr regionales Umfeld die Lebensqualität und Zufriedenheit ihrer Bewohner:innen im Vergleich zu Großstadtbewohner:innen beeinflussen. Um diese Frage zu beantworten, wurde eine Kombination aus qualitativer und quantitativer Forschung angewendet. Im ersten Schritt wurden zwei Fokusgruppendiskussionen in einer dezentral gelegenen Kleinstadt bzw. einer zentral gelegenen Kleinstadt durchgeführt. Im zweiten Schritt erfolgte eine quantitativ orientierte Fragebogenstudie in diesen beiden Kleinstädten und in einer Vergleichs-Großstadt, bei der insgesamt 1.144 Personen befragt wurden. Dabei wurden Daten zur Attraktivität der Städte, ihres regionalen Umfelds und zur Lebensqualität und Zufriedenheit der Bewohner:innen von Kleinstädten im Vergleich zu Großstädten erhoben und analysiert. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass Bürger:innen sowohl lokale als auch regionale Angebote nutzen und sich v.a. im Hinblick auf Bedürfnisse des Alltags und der (Grund-) Versorgung Angebote in der Nähe ihres Wohnorts wünschen. Die untersuchten Kleinstädte weisen dabei in Bezug auf Qualitätsfaktoren wie z.B. die Umwelt- und Wohnqualität eine höhere Attraktivität aus Sicht der eigenen Bewohner:innen auf als die betrachtete Großstadt. Die Studie hat gezeigt, dass Kleinstädte durch die Nutzung regionaler Ressourcen und die Integration digitaler Möglichkeiten eine hohe Lebensqualität bieten können, obwohl sie selbst nicht immer alle benötigten Angebote vorhalten können und dass die Lebenszufriedenheit in den Kleinstädten zum Teil höher ist als in der betrachteten Vergleichs-Großstadt. Gerade zentral gelegene Kleinstädte können dabei von der Nähe zu größeren Städten und den damit verbundenen Vorteilen profitieren. Langfristig spielt auch die Digitalisierung eine Rolle, indem sie den Zugang zu entfernten Dienstleistungen und Produkten erleichtert und bestehende Nachteile von Kleinstädten mit Blick auf ihre Ausstattung abmildern kann.
Die Basis der gegenwärtigen und zukünftigen pflegerischen Entwicklung wurzelt im fortlaufenden Prozess der Aktion und Reflexion. Der Dialog zwischen „Praxis“ und „Theorie“ als Fundament der Begegnung mit anderen und sich selbst, mit denen täglich auf implizite, intuitive und tazide Wissensbestände zurückgegriffen wird, in der die Kunst darin besteht, sich reflektierend Wissens- und Erfahrungsbeständen anzunähern. In einer Pflegewelt, in denen Praxisanleiter_innen im WIR-DU-ICH sich unserer Verantwortung bewusst sind, in denen Du die pflegerischen Situationen einschätzt und ich als Praxisanleiter_in mit dem Team pädagogische Prozesse mit ausgestalte, als mein gesellschaftlicher pflegerischer Auftrag, mit dem Ziel Menschen in den jeweiligen Lebensphasen begleiten zu können. Praxisanleiter_innen reflektieren „Selbstverständliches“ während ihrer pflegerischen Beziehungsgestaltung mit dem zu Pflegenden, so dass die angehenden Pflegenden, Anhaltspunkte in konkreten pflegerischen Situationen für die Entscheidungsprozesse erhalten. Mit dem zugrundeliegenden Subjektverständnis einer demokratischen Bildungsarbeit verstehen sich alle Beteiligten als sich stetig entwickelnd. Exemplarische Grundlage der Bildungsarbeit bieten die 10-jährigen Erfahrungsbestände in der Bildungspraxis an einer brandenburgischen Hochschule, die illustriert wie sich bspw. die Studierenden, die Praxisbegleiter_innen und die Praxisanleiter_innen auf den Lernort „Praxis“ vorbereiten, so dass Kompetenzen gefördert und gestärkt werden. Mit einer Vision der Zukunft schließt der gegenwärtige Entwicklungsprozess aller Beteiligten mit der Handreichung für Praxisanleiter_innen zur Begleitung berufspraktischer Studienphasen ab. Das Schreiben ist formell abgeschlossen, aber der informelle Dialog wird fortgesetzt, um die aktuelle Situation aufrechtzuerhalten.
Plenty of semiconductor devices are developed to operate with private data. To guarantee data privacy cryptographic algorithms are used, where the secrecy is based on the used keys. Theoretically, the cryptographic algorithms using keys with recommended lengths are secure. The issue is that a potential attacker can steal the devices and attack in a lab. Physical attacks are usually aimed to perturb normal operation of a device and to extract cryptographic keys, e.g. by means of fault injection (FI). One class of FI attacks exploits the sensitivity of semiconductor devices to light and are performed using a laser as the light source.
This work investigates the sensitivity of different logic and memory cells to optical Fault Injection attacks. Front-side attacks against cells manufactured in different IHP technologies were performed using two different red lasers controlled by Riscure software. To reach the repeatability of the experimental results and to increase the comparability of the results with attack results published in literature the setup parameters as well as setting parameters of the Riscure software were experimentally evaluated. Attacks were performed against inverter, NAND, NOR, flip-flop cells from standard libraries, radiation-hard flip-flops based on Junction Isolated Common Gate technique, radiation-tolerant Triple Modular Redundancy registers as well as non-volatile Resistive Random Access Memory (RRAM) cells. The results of attacks against volatile circuits were successful transient bit-set and bit-reset as well permanent stuck-at faults. The results of attacks against RRAM cells were successful in the sense that manipulation of all RRAM logic states was feasible. The faults injected during the performed experiments were repeatable and reproducible.
The goal of this work was not only to achieve successful FI but also to determine cell area(s) sensitive to laser illumination. Knowledge about areas sensitive to laser illumination can be used by designers to implement corresponding countermeasure(s) at the initial stage of chip development and is the necessary step to design appropriate countermeasures. For example, metal fillers can be applied as optical obstacles reducing the success of front-side FI attacks, i.e. as a possible low-cost countermeasure. Based on the knowledge of the sensitive cell areas, the placement of the metal fillers can be automated in the future, i.e. the findings given in the work can serve as a basis for a methodology development for improving resistance against optical FI attacks at the initial stage of chip development. Such methodology can be adapted for each chip manufacturing technology.
The 'cultural appropriation' of traditional textiles from Mexico : an analysis of 3 case studies
(2023)
This doctoral thesis intended to examine the phenomenon of ‘cultural appropriation’ of traditional textiles from Mexico through an analysis of 3 case studies. This research had the objective of understanding the phenomenon through the relationships, perspectives, and discourses of the social actors involved, by following the development of controversies involving different objects of material culture from different communities: the xaam nïxuy Ayuujk (Mixe) blouse from Santa Maria Tlahuitoltepec, Oaxaca; the Hñuhú and Hñahñ (Otomi) “Tenango” embroideries from the communities of Tenago de Doria and San Nicolas in Hidalgo; and the mestizo gabanes from Santa Clara del Cobre and Nahuatzen in the State of Michoacán.
This doctoral examination was sustained through theoretical approximations that located the occurrences within transnational/ transcultural processes, engaging with qualitative methodologies and multi-sited ethnographies in order to obtain data that elucidated on the diversity of objects, actors, relationships, understandings, perceptions, values, and discourses involved in the ‘cultural appropriation’ of traditional textiles controversies in the country.
The content analysis of this doctoral research dissected a number of different processes, effects, and consequences of the phenomenon as it developed in dissimilar locations and periods of time. The examination revealed a complex intersection of meanings, productions, circulations, and consumptions of culture, that simultaneously affected cultural meanings, relationships, and processes, raising concerns over the management of traditional textiles as objects of cultural heritage, and the unviability of protecting communal creative domains through national legal mechanisms.
The development of computer technologies allows using numerical simulations in the early stages of aircraft design more and more often. The role of both wind tunnels and initial test flights used to validate of solutions seems to be diminishing. Big systems for three-dimensional simulations of Fluid-Structure Interactions (FSI) constitute highly specialized and costly software. Most of the codes are based on many simplifications. One of them is the assumption of linearity of the structural model being in contradiction with real-life situations. The postdoctoral dissertation presents the results of simulations for complex, multi-scale objects and non-linear structure models and extended structure testing in relation to damage in macroscale analysis. What is crucial for carrying out the assumed analyses is to extend a numerical tool comprising a flow and a structural program and a space grid deformation model for a system allowing to take into consideration the non-linearity of the structure. The point of reference for testing the suggested approaches are the existing solutions of the aeroelastic linear problems. Results of the recent research might be applied for the construction of increasingly common unmanned aerial vehicle (UAV). Modern structure is a key element that affects the basic parameters as mass or range of these vehicles. Until now the research and development of the aeroelastic calculation algorithm for commonly used materials in the framework of linear geometry and linear-elastic material behavior was used. The current developments of materials for light-weight design common use of 3D printing technology causes the increasingly widespread use of new alternative materials in the aviation industry. This is particularly true for the design and construction of UAV, where the basic requirements are the lightness of the structure and the maximum range. Unfortunately, the fulfillment of the above criteria means that the materials used are often loaded not only in a elastic range but also more often above this limit. In case of analyzing aeroelastic phenomena for a loaded structure we should take a closer look at the behavior of the material outside the elastic range in which the damage occurs. The process of destroying in the face of such dangerous phenomena as flutter in aircraft constructions requires a deeper analysis of the mechanics of materials, in particular for new materials and their manufacturing techniques. As part of joint experiments and numerical simulations, detailed research was carried out to describe the behavior of printed materials, which will be increasingly used in the design of aircraft structures. Extending the postdoctoral dissertation with the research carried out at BTU will allow further development of the existing FSI algorithm, taking into account the structural behavior more accurately and the possibility of predicting damage processes.
The contribution of community involvement in heritage management : a cultural mapping project
(2023)
Heritage has been lately the matter of debate regarding its definition, conservation and management approaches. In the last few years, there has been an increasing demand for the involvement of the local community in heritage management. Too often, the involvement perspectives of key stakeholders in general and the community members, in particular, are entirely different. While the theoretical ground of community involvement is somehow well set, heritage management has been slow in applying the involvement approach. Practically, it is not easy to find the balance to achieve all the goals of key stakeholders in any involvement project. Subsequently, there are a few numbers of empirical works on the practical implications of understanding heritage management effective tools and limited indication to convince recent ‘power-holders’ such as governmental organizations to distribute their power with local community members.
This doctoral research project explores community involvement in heritage management as an effective solution to building a strong management system. The study aims to examine the level and the quality of involvement in the management of heritage sites in general through a cultural mapping-based approach. This is applied to a case study which is the Religious Complex in Historic Cairo World Heritage Site. The research outcomes indicate the importance of involving the local community in heritage management and planning processes. Ultimately, the study provides critical empirical evidence and draws valuable theoretical and practical assumptions that spread knowledge of cultural mapping in critical issues, such as the drivers of involvement and cooperative decision-making.
Brain-computer interfacing (BCI) is a relatively new field of study that involves engineering, neuroscience, psychology, and physiology. A BCI is a system that allows direct communication between the brain and the environment, using signals from electroencephalography (EEG) to identify a user's intentions and mental states. This can be used for human-machine interaction (HMI) to adapt software or control a device. Particularly passive BCIs are the most promising for the general population, as they can detect and interpret a user's mental state without requiring their attention. This can enable neuroadaptive technology (NAT), which allows a machine to learn over time how the user perceives and interprets the world. However, there are still obstacles to be overcome before BCI technology can be applied in real-world situations for NAT.
In this work I firstly address the issue of subject dependence in training data collection for classifier calibration, which can be time-consuming and impractical. I investigated the training of a subject-independent predictive model that is trained on a group of other users' data and applied to online-testing data of a new person. This was done in the context of training an automatic classifier for error detection and correction. Results showed that a classifier model can be trained without user-specific calibration and with high accuracy. The number of electrodes used in training the model was also reduced. Further it was validated that the trained classifier models were based on cortical sources and not other modalities.
In a second study I address the issue of task-dependence. To that end I tested the application of a potentially task-independent calibration paradigm for mental workload assessment in a new task. This new task was a speed reading context, where subjects read texts of varying difficulty and speed. The study found that the mental workload prediction model was accurate in classifying mental workload in different reading tasks, indicating that it can be used as a task-independent classifier for mental workload.
In a third study I examine if it is possible to measure neural correlates of human moral assessment using a passive BCI on a single-trial basis. A calibration paradigm was developed using pictures that were ranked as morally unacceptable and morally neutral. However, the results showed low classification accuracies and it was not possible to reliably distinguish between a user's subjective moral evaluations on a single-trial basis using current classification approaches.
The results presented in this thesis provide solutions towards real-world applicability of NAT enabled by passive BCIs, as examples of a subject-independent and a task-independent classifier are demonstrated and discussed. Further, approaches for increased versatility of passive BCI technology are presented, that could make passive BCIs more feasible for use in future real-world human-machine interaction settings.
Die vorliegende Studie möchte einen Beitrag zur Erforschung der Frage leisten, inwiefern Rechtsformwechsel bei Stiftungen Auswirkungen auf das Commitment der Beschäftigten haben. Der Fokus liegt dabei auf den Wechselabsichten des Personals beziehungsweise auf dem Absentismus. Im Rahmen einer qualitativen Forschung wurden drei Stiftungen betrachtet, in denen ein Rechtsformwechsel stattgefunden hat. Die Untersuchung wurde mittels Expert/-inneninterview durch eine semistrukturierte Befragung anhand eines Interviewleitfadens durchgeführt. Die Auswertung der Daten erfolgte durch eine qualitative Inhaltsanalyse per QDA-Software. Dabei konnte festgestellt werden, dass bei Einhaltung der Maßnahmen zur Stärkung des Commitments wenige und dann nur positive Auswirkungen zu erkennen sind, da sich Fehlzeiten und Absentismus nicht wesentlich veränderten. Für die Praxis ist relevant, dass die Vorteile der Änderung der Rechtsform einer Stiftung gegenüber den Risiken überwiegen. Weitere Forschungsbedarf,besteht hinsichtlich des nachlassenden Engagements beim Personal im Hinblick auf Änderungen.
Cities are major contributors to climate change and biodiversity loss, and at the same time particularly affected by some of their consequences. Urban green can help address these challenges and provide numerous other benefits to people. Economic valuation can estimate the value that people assign to these diverse urban ecosystem services. The environmental economics literature uses several valuation methods. This work examines the valuation of urban ecosystem services with choice experiments. It includes five articles that use empirical analysis to address three overarching research goals: First, to improve understanding of the value of urban ecosystem services to urban residents. Second, to contribute to improving the validity of choice experiments. Third, to develop modeling of spatial patterns in the value of urban ecosystem services.
Chapter 1 describes the background and motivation of the valuation of urban ecosystem services with choice experiments, gives an overview over the relevant literature, and sets out the research objectives and methods of this dissertation.
Chapter 2 presents a choice experiment on green spaces, street trees and green roofs in Bremen. It analyzes the effect of additional information that these measures are part of a climate adaptation strategy. The results show greater willingness to pay among informed respondents. Part of the effect can be explained by a higher credibility of the survey.
Chapter 3 describes a choice experiment on urban gardens in Berlin and Stuttgart. It explores how respondents process the information provided in the questionnaire. It finds that questions about the information do not significantly affect either recall or the responses in the choice experiment.
Chapter 4 is based on choice experiments on street trees, green spaces, and greenways in four German cities. It examines how choice experiment surveys should elicit perceived consequentiality. The results show advantages of elicitation before the choice experiment over the usual elicitation afterwards.
Chapter 5 explores how valid policy makers perceive the results of choice experiments on urban green in several German cities, and what consequences this has for their use of the results. Interviews show that most policy makers use the results in their city to raise awareness or justify positions. Perceptions of validity are mixed, but do not play a major role in this type of use.
Chapter 6 examines the spatial distribution of the value of urban ecosystem services using choice experiments on green spaces, urban trees, green roofs, and green facades in Berlin and Leipzig. It develops and tests new choice models that may better represent than the common approach how the value of urban green space decreases with distance.
Based on the findings of the articles, Chapter 7 derives recommendations for practitioners of choice experiments and for urban green policy makers. Finally, it identifies research gaps that would be promising for future studies.
There are many names we use to call them, like the (original) Wireless Sensor Networks, Wireless Sensor and Actuator Networks, Internet of Things, Cyber-Physical Systems, Cyber-Physical Systems of Systems, and some others. More or less visible, wireless sensor networks are already applied in many aspects of our lives and for different purposes. During the 20 years of Fachgespräch Sensornetze (FGSN) we were able to observe the process of the birth and evolution of wireless sensor networks. What do they look like now, from that time perspective? Is there still room for research andimprovements? Or are they maybe already that mature that everything has already been said? And what do they look like from the industry point of view? What is the future of sensor networks? Where are they heading? These retrospective and perspective views are the central topic of the 20th edition of the Fachgespräch Sensornetze (FGSN 2023) held on the 4th of September 2023 at Hasso-Plattner-Institut as part of the NetSys 2023 conference in Potsdam. We were happy to meet again, to discuss these subjects within the scientific community. The aim of this series of Fachgespräch is to give scientists from academia and industry the opportunity for an informal exchange of ideas and to strengthen cooperation in this multidisciplinary research area.
In den letzten Jahren erkannten Unternehmen zunehmend die Bedeutung der Entwicklung ihrer Talente, doch eine klare Handlungsstrategie dazu fehlt. Basierend auf dieser Problemstellung entwirft die vorliegende Forschungsarbeit in Form des Nachwuchs-Entwicklungs-Index (NEX) eine praktische Evaluation sowie einen zweckdienlichen Leitfaden zur Integration einer strategischen Nachwuchs-Entwicklungs-Struktur.
Die Forschung zum NEX sah hierfür 3 Forschungsschritte vor: Eine Literaturrecherche, die Experteninterviews sowie die quantitative Indexdefinition.
Damit verbunden wurden folgende Forschungsfragen zur Eingrenzung des Vorhabens festgehalten:
- Sind individuelle Faktoren, welche das individuelle Beziehungsmanagement zu einem Nachwuchsmanager berücksichtigen, entscheidend für die professionelle Nachwuchsmanagemententwicklung?
- Welche Faktoren sind als Ergänzung zum Personalmanagement-Professionalisierungs-Index (PIX) entscheidend für die professionelle Nachwuchsmanagemententwicklung?
- Welche Handlungsempfehlungen entstehen anhand des NEX je nach Reifegrad eines Unternehmens?
Die ersten beiden Forschungsphasen, der theoretischen Aufarbeitung sowie der qualitativen Überprüfung und Eingrenzung der Themenfelder durch Experteninterviews, zeigen auf, dass die Entwicklung von Führungstalenten eine hohe Relevanz im Unternehmensalltag hat. Die quantitative Aufarbeitung dieser Grundlagen hatte einen Index zur Folge, welcher 95 Items umfasst und sich in strukturelle Items (PIX-Ursprung) und personelle Items (eigens entwickelt) unterteilte. Zur Validierung dieser Items wurde eine quantitative Online-Befragung umgesetzt. Schlussendlich konnten N = 159 auswertbare Datensätze zur Quantifizierung des NEX herangezogen werden. Parallel zur Methodik des PIX wurde eine Hauptkomponentenanalyse durchgeführt, um die wesentlichen Komponenten des NEX zu können.
Im weiteren Verlauf zeigten sich zwei übergeordnete Komponenten sowie 16 Frageitems als entscheidend für den NEX. Mit der höchsten Ladung können die folgenden Items beispielhaft als bedeutende Aspekte herangezogen werden:
- Die einzelnen Prozesse des Personalmanagements sind hinreichend miteinander verzahnt.
- Der Kernprozess zum Personaleinsatz ist im Unternehmen eindeutig festgehalten.
- Der Kernprozess zur Personalplanung ist im Unternehmen eindeutig festgehalten.
Im Zusammenhang mit der personellen Komponente sind folgende Maßnahmen beispielhaft wichtige Aspekte, um eine professionelle Nachwuchs-Entwicklungs-Strategie abzubilden:
- Über ein Alumni-Netzwerk wird Kontakt zu ausgeschiedenen Mitarbeitern gehalten.
- Die subjektive Mitarbeiterzufriedenheit wird bei der Mitarbeiterbeurteilung berücksichtigt.
- Mit jedem Mitarbeiter, der aus dem Unternehmen ausscheidet, wird ein strukturiertes Kündigungsgespräch geführt.
Die Ergebnisse ermöglichen es Unternehmen, zukünftig mit einem ökonomisch überschaubaren Aufwand erste Einblicke über den Stand der Professionalisierung ihrer eigenen Nachwuchs-Entwicklungs-Arbeit zu erhalten.
This thesis is dedicated to the structured sheet metals topic. Structured sheet metals are semi-finished products with the honeycomb (cell) shape, made by cold forming of the flat sheets. They represent an innovative technology in the field of lightweight construction. In recent years, this technology has undergone dynamic development what gives to researchers possibilities to improve the level of knowledge about structured sheets metals properties and explore new application fields for them.
The structuring improves basic properties, such as stiffness, compared to the flat sheet material. Due to these advantages, the use of structured sheet metals offers enormous innovation potential for efficient lightweight construction in many industrial sectors such as aerospace, rail transport technology, architectural products. Structured sheets have already been implementing in lighting technology, in the manufacture of household appliances and even in automotive industry. So that, the question arises if it possible to apply this kind of material successfully in other areas such as building industry.
This work contains an overview of the lightweight constructions historical development and stiffening elements in the steel industry, also the creation process of structured sheet metals, manufacturing investigated specimens, further bending tests, numerical simulations, analysis and comparison of resulting data and possible further use of lightweight beams with structured sheet elements as a building construction.
In this work beams compound of structured and flat plates are investigated. Steps of structured plates manufacturing process are described: hydroforming, point- and laser welding and bending. As a result, lightweight beams of two main shapes are manufactured: C- and square sectioned. There are four types of beams for each of the shapes are investigated. Every type has same geometrical dimensions, but thicknesses vary.
The series of laboratory tests with created beams under load is made. Three- and four-points bending tests are chosen for that.
This work also presents numerical analysis based on conducted experiments: buckling and global non-linear behavior of specimens by use of the software package ABAQUS/CAE are obtained. The behavior of the beams with structured and flat sheets under load is analyzed and the comparison of parameters such as load bearing capacity and stiffnesses is made.
Finally, in addition to laboratory and simulations, parametric modelling is done. Also, based on parametric calculations, the proposal for calculation the beams stiffness for with higher thicknesses is given. It allows to predict the behavior of beams with structured sheets with different thicknesses without manufacturing and conducting the expensive and time-taking laboratory experiments.
In conclusion, the recommendations for the simplifying of manufacturing process and for the improving of the beams stiffnesses are given.
With the increasing consciousness of the value of wetland ecological and environmental functions and its fast rate of decline in the size of this important and rich ecosystem globally, the Niger Delta ecosystem has been reported to be undergoing tremendous change, hence the need for this research, to identify the challenges and proffer solutions. This study focuses on ascertaining if a change has occurred in the Upper Orashi Forest Reserved wetland, to know and evaluate the policies used in managing the wetland in the region and Nigeria. To ascertain the wetland change, land cover change detection was carried out using Geographic Information Systems and Remote Sensing to produce paradigm or data to detect change occurrence in the wetland area. Supervised classification of land use and land cover change was carried out using LANDSAT data from 2002, 2008, and 2019. Thereafter, the land cover transition was mapped for the period 2002 to 2019 and this was computed for the net land cover change for the period of study. The site was classified into three different classes and each class was analyzed using the land use and land cover change model formula. The result from this part shows that there is a consistent decrease in the wetland area for the period under review and in the other two identified classes, some interchangeable compositions were observed for the period of study. To validate this result, the opinion of experts and the host community is needed. Two sets of questionnaires were designed for experts and local community dwellers to sample their opinion in relation to the wetland and its management. The information collected was analyzed using Microsoft excel and the result shows that changes have occurred in the wetland of Upper Orashi Forest (decrease in size and other challenging issues with respect to policies and regulations). This study has identified critical challenging issues facing wetlands in the region or driving factors of wetland loss in the study area. Thereafter making recommendations that will help address these issues to actualize environmental sustainability and sustainable wetland in the region and Nigeria at large.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erweiterung der Vereinfachten Fließzonentheorie, welche ein effizientes Verfahren zur Abschätzung von Zustandsgrößen im Einspielzustand ist. Die wesentlichen Erweiterungen werden im Bereich der Mehr-Parameterbelastungen und in der Verwendung von Theorie II. Ordnung beschrieben.
Bei der Berücksichtigung von paarweise auftretenden Lastfällen (Ein-Parameterbelastungen) hat sich das Verfahren bereits bewährt und wird in dieser Arbeit für die Berücksichtigung von beliebig vielen Lastfällen (Mehr-Parameterbelastungen) erweitert. Es wird in numerischen Untersuchungen nachgewiesen, dass eine paarweise Betrachtung von Lastfällen gegenüber der Mehr-Parameterbelastung zu Fehleinschätzungen der Beanspruchungen führen kann. Die Berücksichtigung aller beteiligten Einwirkungen durch Mehr-Parameterbelastungen in der Vereinfachten Fließzonentheorie liefert einen effizienten und detaillierten Einblick in elastisch-plastisch beanspruchte Tragwerke im Einspielzustand. (DFG-Projektnummer: 286671283)
Schlanke Tragwerke, bei denen die Struktursteifigkeit durch Membranspannungen beeinflusst wird, erfordern eine Berechnung nach Theorie II. Ordnung. Bei unter Druck stehenden Rohrleitungen und insbesondere bei dünnwandigen Rohrbögen können signifikante Steifigkeitseffekte beobachtet werden. Treten zusätzlich zyklische und überelastische Beanspruchungen auf, interagiert die geometrische Nichtlinearität und die Materialnichtlinearität. Um dem daraus entstehenden hohen Berechnungsaufwand entgegenzutreten, wird eine Technik vorgestellt, die es ermöglicht, die Vereinfachte Fließzonentheorie unter Berücksichtigung von Theorie II. Ordnung zu verwenden. An numerischen Untersuchungen wird gezeigt, dass diese Weiterentwicklung der Vereinfachten Fließzonentheorie eine hohe Qualität der Ergebnisse bei deutlich geringerem Berechnungsaufwand liefert. (DFG-Projektnummer: 416907346)
This thesis summarizes the author’s developments of combustion models and multi-objective optimization methods for gasoline and diesel engines. The combustion models belong to the family of zero-dimensional stochastic reactor models introduced in the 1990s to improve the prediction of emissions with detailed chemistry in partially stirred reactors.
The first part introduces the fundamentals of the physical and chemical models describing the combustion process. As a novelty, k−ε turbulence models were implemented in the stochastic reactor model to predict the turbulent time and length scales in gasoline and diesel engines. This development allowed an improvement of the models for convective heat transfer, fuel evaporation, gas exchange across the valves, turbulent flame propagation and crevice flow, which depend on the turbulent time and length scales.
In the second part, the multi-objective optimization platform for automatic training of the stochastic reactor model is presented. The optimization method considers multiple operating points to find a set of model parameters that predict performance and emissions over the entire engine map. The Non-domination Sorting Genetic Algorithm II is combined with the stochastic reactor model and response surface models to find the best Pareto front. Multi-criteria decision making is used to select the best designs from the Pareto front.
Finally, the third part of this thesis deals with the validation of the stochastic reactor model and the multi-objective optimization platform. For this purpose, experiments of two single-cylinder research engines with spark ignition, one passenger car engine with compression ignition and one heavy duty engine with compression ignition are used. For the spark ignition engines, a set of model parameters was found that predicts well the power and emissions over the whole engine map. The calculated turbulent kinetic energy, dissipation, and angular momentum follow the trends of the three-dimensional computational fluid dynamic simulations to a good approximation for various operating points. For the two compression ignition engines, the prediction of combustion progress and nitrogen oxide emissions are in good agreement with the experiments. Larger discrepancies were found for the prediction of carbon monoxide and unburned hydrocarbon. Optimization of the soot model parameters improves the prediction of soot mass for operating points throughout the engine map.
Stetig steigende Leistungen der Leistungsverstärker in den Sender-Empfängermodulen zwingen den rauscharmen Verstärker zu einem immer höheren Schutz am Eingang. Aufgrund hoher Durchbruchspannungen bieten GaN HEMTs eine robuste Eingangsstufe, womit ein Schutz des LNA Eingangs und die damit verbundene Verschlechterung der Rauschzahl unnötig wird. Allerdings nützte dieser Schutz nicht allein den rauscharmen Verstärker, da nachfolgende Stufen durch die hohen Ausgangsleistungen der GaN LNAs zerstört werden können. Daher widmet sich diese Arbeit der Untersuchung von robusten rauscharmen GaN Verstärkern sowie verschiedener Schaltungen zum Schutz der nachfolgenden Stufen vor einer zu hohen Eingangsleistung, wobei die Rauschzahl unbeeinflusst bleiben soll.
Da eine robuste Eingangsstufe relevant für diese Arbeit ist, wurden neuartige Designs von robusten GaN LNA MMIC untersucht. Einerseits wurde ein LNA MMIC Chip mit einer gestapelten Eingangsstufe entwickelt, womit die Eingangsleistung und entsprechend die Robustheit erhöht werden konnte. In dieser Arbeit wird ein verbessertes Design des gestapelten GaN LNA MMIC vorgestellt, dessen Verstärkung von mehr als 23 dB und ein Rauschmaß von 2,6 dB im C-Band Frequenzbereich erreicht. Anderseits wurde ein neuartiger multiband GaN LNA MMIC für die Frequenzen 0,8 GHz; 1,8 GHz und 3,6 GHz entwickelt. Dieser erreicht eine Verstärkung von mehr als 29 dB bei 0,8 GHz und mehr als 34 dB bei 3,6 GHz mit einer maximalen Verstärkung von 34,9 dB bei 1,8 GHz sowie einen minimalen Rauschmaß von 2,2 dB bei 3,6 GHz. Der multiband LNA MMIC ist mit einen OIP3 von mehr als 36dBm bei 3,6 GHz hochlinear. Weiterhin wurde für den gestapelten und den multiband GaN LNA MMIC die Robustheit mittels eines hochohmigen Widerstands in der Gate Versorgung verbessert.
Im Rahmen der Charakterisierung von GaN Verstärkern zeigt sich, dass der Gate DC und Drain DC Strom Indikatoren jeweils für die Kompression und Sättigung der Ausgangsleistung im Überlastfall darstellen. Der Zusammenhang zwischen dem Gate DC Strom und dem Überlastfall war der Ausgangspunkt für die Entwicklung der Schaltungen zur Limitierung der Ausgangsleistung, um die nachfolgenden Stufen des LNAs zu schützen. Daher wird dieser Strom zum Schalten eines Ausgangsdämpfungsglieds sowie einer adaptiven Drain DC Versorgung verwendet. Das Ausgangsdämpfungsglied wurde als ein GaN HEMT in Common-Gate Konfiguration an den Ausgang eines robusten GaN LNAs auf einen Chip geschalten, wodurch im Überlastfall eine Dämpfung von 29 dB erreicht wird. Weiterhin konnte durch die adaptive Drain DC Versorgung, welche als eine hybride Schaltung mit einem robusten GaN LNA MMIC als Kern entwickelt wurde, eine Dämpfung von 28 dB erzielt werden. Sowohl für das Ausgangsdämpfungsglied als auch für die adaptive Drain DC Versorgung blieben die Kleinsignal Verstärkung und das Rauschmaß des GaN LNA MMICs unbeeinflusst.
Programmable Logic Controllers (PLCs) are pivotal in Critical Infrastructures (CIs) and Industrial Control Systems (ICSs), governing processes in nuclear power plants, petrochemical factories, and water treatment systems. Despite their importance, PLCs are vulnerable to security threats, notably control logic injection attacks, aiming to sabotage physical processes. This thesis delves into PLC security, analyzing vulnerabilities in non-cryptographically and cryptographically protected PLCs, particularly Siemens S7-300 and S7-1500 models.
Siemens, an automation market leader, utilizes S7-300 PLCs in millions of applications, reflecting the broader ICS security landscape. The S7-1500 line claims resistance to cyberattacks, including control logic injections. The thesis evaluates authentication in non-cryptographically protected PLCs, introducing a stealthy control logic injection attack scenario using an S7-300 PLC and S7Comm protocol.
The second part explores integrity checks in cryptographically protected S7-1500 PLCs. Findings, encompassing disclosed vulnerabilities, lead to a severe control logic injection attack with a malicious interrupt block, conducted in an industrial setting using the S7-1500 and S7CommPlus protocol.
The final segment focuses on Profinet protocol security and an injection attack scenario. The study demonstrates adversaries manipulating critical data without prior knowledge, causing harm to physical processes. A real-world attack on a Profinet-based system with two S7-300 PLCs is executed.
The thesis concludes by proposing mitigation solutions, enhancing PLC and communication protocol security. This contribution elevates the security posture of millions of operating devices globally, advancing PLC security research.
Die doppelte Krise der Kleinstädte, die sich einerseits aus einer allgemeinen Investitionskrise und andererseits einer Gestaltungskrise zusammensetzt, ist mit Blick auf diesen Beitrag als durchaus ambivalent zu bewerten. Hinsichtlich der Investitionskrise ist zunächst ein erheblicher und struktureller Investitionsrückstand festzustellen, der im Durchschnitt über alle kommunalen Gruppen (kreisangehörige Gemeinden, kreisfreie Städte und Landkreise) hinweg besteht, in den Größenklassen der kreisangehörigen Gemeinden jedoch unterschiedlich hoch ausgeprägt ist. So sind die Kleinstädte im Gesamtbild überraschend gut aufgestellt, obwohl sie nicht besonders steuerstark sind. Eine besondere Investitionskrise der Kleinstädte konnte dementsprechend aus den empirischen Untersuchungen nicht abgeleitet werden. Zugleich sind Kleinstädte bei der Bewältigung der künftigen Herausforderungen besonders gefordert, da deren Komplexität (demografischer Wandel, Klimatransformation, Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft) in diesen Gemeinden auf relativ kleine Verwaltungen mit wenigen Möglichkeiten der tiefen Spezialisierung trifft. Darüber hinaus kann auch keine allgemeine Gestaltungskrise in den Kleinstädten konstatiert werden. Der Umfang der freiwilligen Aufgabenwahrnehmung, welcher einen geeigneten Gradmesser der kommunalen Möglichkeiten zur Selbstverwaltung repräsentiert, fällt durchschnittlich zwar niedriger aus als in den Mittel- und Großstädten. Dies ist jedoch bezugnehmend auf deren konkreten Aufgabenumfang und räumliche Ausstrahlwirkung wenig verwunderlich. Für die Kleinstädte erscheint dabei weniger eine Abgrenzung nach der Einwohnerzahl, sondern vielmehr die Einstufung in das System der Zentralen Orte bedeutsam. Dies gilt sowohl für die Abgrenzung gegenüber größeren Städten (d. h., Mittel- und Oberzentren) als auch gegenüber kleineren Gemeinden ohne städtischen Charakter. Demnach scheint die Einstufung in Grund- und Mittelzentren ein zweckmäßiger Maßstab für eine Differenzierung zwischen kleineren und größeren Kleinstädten zu sein. Demzufolge ist für die Kleinstädte hinsichtlich ihrer Funktion als „Anker“ im ländlichen Raum weniger die eigene Bevölkerungszahl als vielmehr die zentralörtliche Einstufung relevant, die somit tatsächlich das Handeln vor Ort entscheidend prägt. Trotz der vergleichsweisen guten Lage der Kleinstädte ist eine krisenhafte Entwicklung durchaus mit Blick auf die Fördermittelpraxis zu konstatieren, wobei die Förderbürokratie, ungünstige Anreizeffekte und die permanente Fremdsteuerung durch die Fördermittelgeber (vorrangig die Länder) die Gestaltungskraft vor Ort vielfach lähmen. Diesbezüglich sollte die staatsinterne Bürokratie wieder verstärkt durch lokale Gestaltungsräume ersetzt werden. Dies könnte mit einer Stärkung frei verfügbarer Finanzmittel verbunden werden, sodass Kleinstädte künftig im Einklang mit ihren individuellen Rahmenbedingungen erfolgreich in die Zukunft investieren können.
Gegeben sei für ein binäres Klassifikationsproblem ein künstliches, neuronales Netzwerk ann bestehend aus ReLUKnoten und linearen Schichten (convolution, pooling, fully connected). Das Netzwerk ann sei mit hinreichender Genauigkeit an Hand von Trainingsdaten trainiert. Wir werden zeigen, dass ein solches Netzwerk in verschiedene Partitionen des Eingaberaums zerlegt werden kann, wobei jede Partition eine lineare Abbildung der Eingabewerte auf einen klassifizierenden Ausgabewert repräsentiert. Im Weiteren gehen wir von einem einfachen Netzwerk ann aus, bei dem die Eingangswerte Mintermen von Attributwerten entsprechen. Einfach ist ein Netzwerk, wenn es für eine geringe Anzahl von Attributen trainiert wurde und die Anzahl der ReLU-Knoten ebenfalls gering ist. In der Arbeit wird gezeigt, dass jede lineare Partition durch einen CQQL-Ausdruck beschrieben werden kann. Ein CQQL-Ausdruck lässt sich mit Hilfe von Quantenlogik-inspirierten Entscheidungsbäumen beschreiben.
Bürgerbeteiligung ist in Kleinstädten bereits gängige Praxis, wobei zunehmend digitale Plattformen für die Umsetzung von Beteiligungsprojekten zum Einsatz kommen. Diese können mehrere Vorteile mit sich bringen: Sie erreichen Zielgruppen, die sich mit analogen Formaten schwer aktivieren lassen, ermöglichen eine zentrale Abwicklung von Projekten und eine datenbasierte Auswertung von Nutzungsdaten. Zudem sollen sie Kosten und Arbeitszeit einsparen, was besonders für kleinstädtische Verwaltungen mit begrenzten Ressourcen relevant ist. Ob diese Vorteile digitaler Beteiligungsplattformen sich in der Beteiligungspraxis von Kleinstädten bereits verwirklichen lassen, ist bisher noch nicht erforscht. Die zentralen Forschungsfragen, die mit diesem Forschungsprojekt beantworten werden, lauten daher: Wie erfolgt die Umsetzung digitaler Bürgerbeteiligungsprojekte in ausgewählten Kleinstädten? Inwieweit können Kleinstädte die viel diskutierten Chancen digitaler Beteiligung bereits in die Realität umsetzen? Welche sind die zentralen Hindernisse? Für die Studie wurden fünf Kleinstädte in Deutschland ausgewählt, die bereits digitale Bürgerbeteiligung umsetzen: Amt Hüttener Berge (Schleswig-Holstein), Merzenich (Nordrhein-Westfalen), Hebertshausen (Bayern), Bad Dürkheim (Rheinland-Pfalz) und Guben (Brandenburg). Das methodische Vorgehen umfasste die Durchführung von leitfadengestützten Interviews mit Mitarbeiter:innen aus der städtischen Verwaltung sowie die Auswertung von Nutzungsdaten der fünf eingesetzten Plattformen. In der Analyse des Umsetzungsprozesses der digitalen Beteiligungsprojekte wurde deutlich, dass die erwarteten Vorteile digitaler Plattformen sich zum Teil bereits bewahrheiten. Insbesondere bei der Bereitstellung von Informationen zu städtischen Vorhaben und der Dokumentation von Beteiligungsprozessen erweisen sich die Plattformen als sehr wertvoll – unter anderem für die Nachverfolgbarkeit und somit Legitimierung städtischer Entscheidungen. Darüber hinaus erfuhr das Thema Beteiligung in allen untersuchten Kleinstädten durch die Einführung einer digitalen Beteiligungsplattform wieder größere Aufmerksamkeit, sowohl auf Seiten von Politik und Verwaltung als auch auf Seiten der Bürger:innen. Gleichzeitig haben sich bei der Analyse des Umsetzungsprozesses von Beteiligungsprojekten deutliche Herausforderungen gezeigt. Die größten liegen dabei in der Steigerung der Teilnehmendenzahl, der Ansprache spezifischer Zielgruppen sowie der sorgfältigen Durchführung von Projekten bei gleichzeitigem Effizienzanspruch. Viele dieser Herausforderungen haben strukturelle Wurzeln: Die für digitale Bürgerbeteiligung Zuständigen sind aufgrund eines vielfältigen Aufgabenspektrums häufig überlastet und es fehlt ihnen teilweise der spezifische Wissenshintergrund für digitale Beteiligung. Verstärkend kommt hinzu, dass die untersuchten Kleinstädte bisher noch keine Leitlinien für die Durchführung von (digitalen) Beteiligungsprojekten etabliert haben. Solche Leitlinien könnten als Richtschnur dienen und die Qualitätssicherung dieser Projekte unterstützen. Ableitend aus diesen Ergebnissen wurden in der Studie Handlungsfelder für Kommunen identifiziert und Empfehlungen formuliert.
Energy efficiency is vital for future low-power electronic applications. This ultra-low power consumption requirement enables the research beyond the conventional charge-based memories. Further, reliability, high scalability, fast switching, CMOS compatibility, high endurance, etc., are some of the characteristics envisaged by the new generation of emerging non-volatile memories (NVMs). A memristor or OxRAM is one among the many emerging NVMs, which can exhibit the aforementioned characteristics, and it has the potential to replace the power-hungry conventional NVMs.
The memristive devices have the advantage of monolithic integration with the CMOS logic, which enables the widening of their application areas. Despite their various advantages, the reliability, forming voltages, and variability of the devices pose a hurdle to their wide commercial usage. Hence, it is crucial to identify these factors and mitigate them. This thesis addresses these issues through fabrication process improvements, electrical characterization techniques, and device-engineering methods.
The improvements in the fabrication processes reduced the pristine state currents of the memristive devices. It impacted the reliability and resistive switching performance of the memristive devices directly. To further improve the performance, the memristive devices are integrated into the 130 nm BiCMOS baseline technology of IHP. Additionally, dedicated test structures are developed to monitor and control the fabrication process steps through in-line electrical characterization.
Further, the forming current and voltage values, along with their dispersions in the 4 kbit memristive arrays, were reduced by utilizing the electrical characterization techniques. Accordingly, the forming operations were performed at high operating temperatures using incremental step pulse and verify algorithm (ISPVA). In contrast to the well-known method of increasing the current compliance (1R) or the gate voltage of the transistor (1T-1R) to increase the conduction filament size, a thin layer of Al2O3 is added. This device engineering technique reduced the variability in both LRS and HRS currents of the memristive devices. Additionally, the conduction filament properties in both states are modeled by using the quantum point contact (QPC) model. Finally, harnessing the intrinsic variability of the memristive devices for neuromorphic computing applications is demonstrated. The reliability of the devices is assessed through endurance and retention characteristics.
Numerical investigation and extension of quadrature-based moment methods for population balances
(2023)
Particulate systems can be described by a number density function (NDF) with respect to a vector of internal coordinates. The evolution of the NDF is governed by the typically high-dimensional population balance equation (PBE). A common approach to reduce the dimensionality of the problem is to solve only for a set of moments instead of the NDF. The derived system of moment equations, however, includes unclosed integral terms that still contain the unknown NDF. One way to close the system of moment equations is to approximate the unclosed integral terms using a Gaussian quadrature computed from the moments. The procedure of taking a set of moments to compute a Gaussian quadrature, which is, in turn, used to close the moment equations, is known as the quadrature method of moments (QMOM). It gave rise to an entire family of methods, the quadrature-based moment methods (QBMMs), which are the primary focus of this work. The presented research can be divided into three major parts. The first part involves the formulation of a common Lagrangian droplet breakup model for QBMMs and the numerical investigation with the QMOM as well as the more sophisticated extended QMOM (EQMOM). The results indicate that the approximations are reasonably accurate when at least six moment equations are solved, with the EQMOM providing no advantages for the investigated configurations. In the second part, a quadrature-based moment model for the effects of fluid turbulence on particle velocities is formulated. The resulting moment equations contain non-smooth integrands that are the source of large errors when using common QBMMs. As an alternative, the Gauss/anti-Gauss QMOM (GaG-QMOM) is proposed that uses the average of a Gaussian and an anti-Gaussian quadrature. Numerical studies show that the GaG-QMOM is able to significantly reduce the previously observed large errors. Another novelty proposed in this context is the modification of the second-order strong-stability preserving Runge-Kutta method to guarantee the preservation of moment realizability in the presence of phase-space diffusion. The third part is concerned with the numerical exploration of the core algorithm of most QBMMs in terms of performance and accuracy. The algorithm consists of, first, computing the recurrence coefficients of the orthogonal polynomials associated with a set of moments, second, solving a symmetric tridiagonal eigenvalue problem to obtain the quadrature nodes and weights, and third, evaluating the integral terms in the moment equations. The results indicate that the contribution of the first step to compute the recurrence coefficients from moments to the overall computational costs is negligible. Instead, the primary focus should be on the fast solution of the eigenvalue problem and, possibly, on the efficient implementation of the moment source term evaluation, which becomes important when second-order processes are considered.
Die Publikation versammelt die Ergebnisse der Veranstaltung „Utopia Kulturelle Bildung: Kunst, Medien und Kultur in der Transformationsregion Lausitz“, die im Juni 2023 vom Fachgebiet „Medienpädagogik: Ästhetische Praxis in der Sozialen Arbeit“ der BTU Cottbus-Senftenberg in Kooperation mit dem gemeinnützigen Verein M2B e.V. durchgeführt wurde. Leitende Fragestellungen der Veranstaltung waren u.a.: Wie können Kulturelle Bildung, Kunst und Kultur Beteiligungsprozesse in einer Transformationsregion unterstützen? Und welche Rolle spielen dabei positive Zukunftsszenarien aus utopischen Geschichten oder Bildern? Bei Vorträgen, Podiumsgesprächen, Filmscreenings, Workshops und einer Stadtführung wurde die Rolle von utopischem Denken und Kultureller Bildung im Transformationsprozess verdeutlicht und künstlerisch-praktisch erprobt. Dabei ging es auch um den Beitrag der sorbisch-wendischen Initiativen im Transformationsprozess – hin zu einer klimagerechten Gestaltung des Natur-Kultur-Raums Lausitz. Mit dem Fokus auf das Thema Partizipationsmöglichkeiten durch Kultur, (digitale) Medien und die Künste dokumentiert der Tagungsband die diversen Ansätze, Studien und Argumente der Beteiligten. Die Rubrik „Impulse“ stellt Konzepte und Perspektiven aus Kultureller Bildung, Kunst und Transformationsforschung vor. Die zwei Podiumsgespräche der Tagung werden in der Rubrik „Diskussionen“ dokumentiert. Der dritte Teil des Bandes stellt konkrete „Praxisansätze“ vor, mit denen Utopiefähigkeit in der Kulturellen Bildung angeregt werden kann wie u.a. Schreib-, Theater-, Medien-/Foto- und Musikpädagogik sowie „Blaudruck im 21.Jahrhundert“, einen kritischen Stadtrundgang und „Kritisches Kartieren“.
The current global warming caused by the enormous negative effects of climate change rings alarm bells to humanity. It requires a colossal cooperation of scientific researchers and practitioners in all professions to invent innovating solutions to reduce the impact of global warming. In fact, the use of kinetic facades in architecture helps to save up to 50% of energy used in office space and to reduce 20% of CO2 emissions of entire building. Thus, how effective can the use of kinetic facades be in different climate regions? This research employs Grasshopper to design kinetic facades based on Minimal surfaces. DIVA 4.1 and LadyBug software based on the EnergyPlus are used to generate output data of energy use for cooling system of kinetic facade and 06 conventional facades in Berlin, Ho Chi Minh and Las Vegas in two SRES scenarios (A1FI and B1) of the IPCC in 2020, 2050 and 2080. The output data shows that the performance of the kinetic facade is approximately 40% higher than the facade with high-performance double glazing. Meaning, there is great potential to apply kinetic facades in various places on Earth in the current context of severe climate change.
Mit zunehmender Bestimmtheit stellt sich den großen sozialen, ökologischen und ökonomischen Fragen des 21. Jahrhunderts die Vision einer Großen Transformation der Gesellschaft gegenüber. An der Stelle von Politik und Staatlichkeit als legitimierten, regulierenden Instanzen steht in dieser Vision eine breite Allianz gesellschaftlicher Akteure aus Wissenschaft, Politik, Wirtschaft und Gesellschaft. U.a. differenzierungstheoretisch informierte Kritiken beleuchten den außerwissenschaftlichen Referenzrahmen, der bestimmt, was als sozial robustes Wissen am Ende eines transdisziplinären oder transformativen Forschungsprozesses stehen sollte. Im Fokus der vorliegenden empirischen Untersuchung stehen öffentlich geförderte Projekte der Arbeits- und Organisationsforschung im Verbund aus Sozialwissenschaftler*innen, Vertreter*innen anderer Disziplinen sowie Beteiligten aus Unternehmen, Verbänden und Bildungseinrichtungen. Aus der Perspektive der Akteurszentrierten Differenzierungstheorie Uwe Schimanks wird Verbundforschung als intra- und intersystemische Verhandlungskonstellation verstanden. Den methodischen Kern des Fallstudien-Ansatzes bilden qualitative Interviews mit Verbundbeteiligten der diversen wissenschaftlichen und nicht-wissenschaftlichen Partner ausgewählter Verbundprojekte. Es wird danach gefragt, welchen besonderen Bedingungen sozialwissenschaftliche Forschung im Rahmen dieser Verbundformate unterliegt, wie die beteiligten Sozialwissenschaftler*innen diese hinsichtlich ihrer wissenschaftlichen Wirkungen bewerten und welche (Ko-)Evolutionsstrategien sie verfolgen, um wissenschaftlichen Nutzen zu erzielen. Die Untersuchung zeigt, dass sich aus der gemeinsamen Entwicklung von Gestaltungsansätzen mit den Anwendungspartnern ein weitreichender Einblick in Arbeit und Organisation ergibt und auf dieser Basis ein spezifisches, qualitativ dichtes Wissen entsteht. Gestaltungsanforderungen binden jedoch Arbeitskapazitäten, die für die wissenschaftliche Elaboration oft fehlen. Die Forschenden hinterfragen die Transferanforderung dabei nicht grundsätzlich, sondern kritisieren Umfang, förderpolitisch vorgegebene Formate und deren Transfereffekte. Die vorliegende Arbeit bietet qualitative empirische Schlaglichter auf einen bisweilen stark programmatisch diskutierten Gegenstand und ordnet diese gesellschaftstheoretisch ein. Der entstandene Brückenschlag zwischen soziologischer Gesellschaftstheorie und empirischer Wissenschaftsforschung bietet Anschlüsse für weitere Untersuchungen: Agile und responsive Formate von Forschung, Entwicklung und Transfer und komplexer werdende Akteurskonstellationen erhöhen den Möglichkeitsraum aller Beteiligten. Umso wichtiger wird es, die diversen Handlungsrationalitäten der Verbundpartner und sich ergebende Intentionsinterferenzen systematisch in den Blick zu nehmen, um die ko-evolutiven Effekte transdisziplinärer und transformationsorientierter Forschung zu erhöhen.
Increased human activity, such as deforestation, is a major driver of biodiversity loss worldwide. In Cameroon, these activities could ultimately threaten the survival of the Nigeria-Cameroon chimpanzee, but knowledge of their abundance and ecology in the Kom - Wum Forest Reserve in Cameroon is still lacking. This research aimed to estimate the population size of this chimpanzee subspecies and assess threats, investigate nesting behaviour, identify suitable habitats, determine feeding habits and document the tools used for food acquisition. Research was conducted using line transects during two seasons: wet (May-September 2018) and dry (November 2019-March 2020). Population size and threats were assessed by georeferencing signs of chimpanzees and human activity along line transects. Nesting behaviour was investigated by recording the characteristics of nesting trees along line transects and mapping their distribution in ArcGIS. Suitable habitat was identified by relating chimpanzee presence signs to local environmental variables related to relief, vegetation and human impact using the Maximum Entropy Species Distribution Model (MaxEnt). Feeding habits were investigated by direct examination of chimpanzee faeces, and tool use was documented by observation and measurement of tools in situ. The reserve is home to up to 83 chimpanzees. Signs of chimpanzee activity were significantly higher in mature forest than in secondary forest, and above 1000 m than below 1000 m. Hunting was the main threat to chimpanzees, and the occurrence of chimpanzee signs decreased significantly with increasing human activity. Chimpanzees preferred tall, mature forest trees at higher elevations with slopes for nesting, and avoided areas near villages and bare land. Only 8% of the study area was suitable chimpanzee habitat. Fruit dominated the chimpanzees' diet, but they also consumed leaves and fruit pith, especially during the dry season. There was also indirect evidence that chimpanzees used tools to consume driver ants (genus Dorylus). Seasonality significantly affected the size of tools used by chimpanzees for driver ant predation. They preferred to use thicker and shorter tools for driver ant predation during the rainy season, whereas longer and thinner tools were used during the dry season. The results of this research highlight the need to reduce poaching and deforestation to protect the remaining chimpanzee population and suitable habitat in the reserve and surrounding unprotected forest. High-elevation and mature forests are critical for chimpanzee conservation and should be a high priority for protection. This research has filled the knowledge gap on what little was known about the abundance and ecology of Nigeria-Cameroon chimpanzees.
Die Statistik zu Cybercrime-Straftaten zeigt auch nach der Covid-19-Pandemie keine Abnahme. Die fortwährende Präsenz von IT-bezogenen Delikten im Bundeslagebild Cybercrime des Bundeskriminalamtes unterstreicht die anhaltende Bedeutung der Verfolgung von Cyber-Straftaten für die allgemeine Kriminalitätsbekämpfung. Die Verfolgung von Cybercrime ist entscheidend für die Sicherheit von Bürgern, Unternehmen und Institutionen in Deutschland. Die steigende Anzahl von Cybercrime-Delikten steht im Kontrast zu einer stagnierenden Aufklärungsquote. Dies erfordert neue Herangehensweisen bei der Bearbeitung dieser Delikte. Daher wurde in dieser Arbeit eine grundlegende Methode entwickelt, die den spezifischen Anforderungen von Cybercrime-Delikten gerecht wird. Um eine geeignete Methode für die Bearbeitung von Cybercrime-Delikten zu entwickeln, wurden nicht-behördliche Methoden zur Bewältigung von Sicherheitsvorfällen analysiert. Dazu gehören computerforensische Ablaufmodelle, Bedrohungsmodelle und Frameworks für IT-Ermittlungen. Gleichzeitig wurden kriminalistische Prozesse betrachtet, die in der Bewältigung kriminalpolizeilicher Lagen Anwendung finden. Dies umfasst Methoden der kriminalistischen Fallanalyse, Versions- und Hypothesenerstellung sowie Untersuchungsplanung, unterstützt durch Kriterienkataloge. Das Ziel dieser Arbeit stellt die Entwicklung einer geeigneten Methode für die kriminalpolizeiliche Untersuchung von Cybercrime-Delikten durch die Verschmelzung von Methoden der Sicherheitsvorfallbehandlung und der kriminalpolizeilichen Lagebewältigung dar. Das entstandene KFA-Prozessmodell ermöglicht die Bewertung und Analyse von Sachverhaltsinformationen anhand eines eigenen Kriterienkatalogs, bildet die Grundlage für Synthese und Untersuchungsplanung und wurde an realen Fallakten evaluiert. Zusätzlich wurde eine eigene Beschreibungssprache in Form der KFA-Taxonomie entwickelt, die die Einordnung, Beschreibung und Vergleichbarkeit von Cybercrime-Delikten ermöglicht. Abschließend befasst sich diese Arbeit mit der Umsetzung der theoretischen Grundlagen in Form von Lehrinhalten für die breite Nutzung in Ausbildungen im Bereich Cybercrime. Dazu wurden verschiedene Szenarien entwickelt, die die Anwendung des KFA-Prozessmodells, seines Kriterienkatalogs sowie die Umsetzung der KFA-Taxonomie anhand verschiedener Cybercrime-Delikte in praktischen Übungen demonstrieren. Das KFA-Prozessmodell richtet sich an Ermittler der Cybercrime-Kommissariate und -Dezernate der Kriminalpolizei. Es bietet eine strukturierte Methode für die kriminalpolizeiliche Arbeit, erläutert den kriminalistischen Hintergrund von Delikten und ist auch ohne Vorkenntnisse im Bereich der Kriminalistik anwendbar. Diese Arbeit ermöglicht zudem Unternehmensermittlern die Integration kriminalistischer Methoden in die Sicherheitsvorfallbehandlung und verbessert die Untersuchung von Cybercrime in Unternehmensbereichen.
Die bundespolitischen Rahmenbedingungen haben sich mit Blick auf den Ausbau der erneuerbaren Energien konkretisiert. Bis 2027 sind die Bundesländer verpflich-tet, 1,4% der Bundesfläche für Windenergie auszuweisen, bis 2032 sollen es 2% sein. Akzeptanz ist ein zentraler Faktor für eine breite gesellschaftliche Zustimmung zur Energiewende. Finanzielle Beteiligung ist eine Möglichkeit, um die lokale Ak-zeptanz in Standort- und Anrainerkommunen zu stärken. Mecklenburg-Vorpommern und Brandenburg haben Landesregelung zur ver-pflichtenden finanziellen Beteiligung and Windenergieanlagen geschaffen. Die ersten Erfahrungen mit den Landesgesetzen, die durch Expert*inneninterviews er-hoben wurden, deuten darauf hin, dass die Verpflichtung zur finanziellen Beteili-gung in beiden Bundesländern merkbar zu einer Steigerung der Akzeptanz von Windenergieanlagen beigetragen hat. Das Bürger- und Gemeindenbeteiligungsge-setz aus Mecklenburg-Vorpommern (BüGemBeteilG M-V) ist vom Bundesverfas-sungsgericht als zulässig erachtet worden. Damit existiert eine „Blaupause“ für eine rechtssichere Landesregelung. Entscheiden sich die Gemeinden für eine Investiti-onsbeteiligung, dann sind für sie vergleichsweise hohe Renditen bei niedrigem In-vestitionsrisiko zu erwarten. Allerdings können Investitionsoptionen Disparitäten insbesondere in sozial-ökonomisch weniger prosperierenden Regionen verstärken. Das Brandenburger Windenergieanlagenabgabegesetz (BbgWindAbgG) liefert planbare Einnahmen für die Kommunen, ist einfach umzusetzen und bietet allen Gemeinden die gleichen Wertschöpfungsmöglichkeiten, die allerdings eher gerin-ger ausfallen, als bei der Beteiligung nach BüGemBeteilG M-V. Finanzielle Beteili-gung ist ein wichtiger Baustein zur Erhöhung der Akzeptanz, er ist allerdings nur ein Element von mehreren für eine gesellschaftlich getragene und lokal akzeptierte Energiewende. Neben einem klaren und einmütigen landespolitischen Bekenntnis, transparenter Kommunikation und umfassender Planungsbeteiligung, ist die Wert-schöpfung für Standort- und Anrainergemeinden von erneuerbarer Energieerzeu-gung wichtig. Gemeinden müssen befähigt werden, informierte Entscheidungen im Sinne des gemeindlichen Gemeinwohls treffen zu können, insbesondere mit Blick auf komplexe Sachverhalte wie sie der Energiewende eigen sind. Hierfür sind bera-tende und vernetzende Akteure, wie eine gut ausgestattete Landesenergieagentur ebenso zentral wie die Unterstützung auf landespolitischer Ebene.
Physics-informed neural networks (PINN) are machine-learning methods that have been proved to be very successful and effective for solving governing equations of fluid flow. In this work we develop a robust and efficient model within this framework and apply it to a series of two-dimensional three-component (2D3C) stereo particle-image velocimetry datasets, to reconstruct the mean velocity field and correct measurements errors in the data. Within this framework, the PINNsbased model solves the Reynolds-averaged-Navier-Stokes (RANS) equations for zeropressure-gradient turbulent boundary layer (ZPGTBL) without a prior assumption and only taking the data at the PIV domain boundaries. The TBL data has different flow conditions upstream of the measurement location due to the effect of an applied flow control via uniform blowing. The developed PINN model is very robust, adaptable and independent of the upstream flow conditions due to different rates of wall-normal blowing while predicting the mean velocity quantities simultaneously. Hence, this approach enables improving the mean-flow quantities by reducing errors in the PIV data. For comparison, a similar analysis has been applied to numerical data obtained from a spatially-developing ZPGTBL and an adverse-pressure-gradient (APG) TBL over a NACA4412 airfoil geometry. The PINNs-predicted results have less than 1% error in the streamwise velocity and are in excellent agreement with the reference data. This shows that PINNs has potential applicability to shear-driven turbulent flows with different flow histories, which includes experiments and numerical simulations for predicting high-fidelity data.
Eine Mangelernährung ist eine weit verbreitete, aber oft zu wenig berücksichtigte Komplikation bei Leberzirrhose-Patient/innen. Um dieses Phänomen identifizieren zu können, werden in der pflegerischen Praxis allgemeine Screening- und Assessmentinstrumente eingesetzt. Doch häufig findet keine differenzierte Nutzung dieser Skalen unter Berücksichtigung des Krankheitsbildes statt.
Ziel dieser systematischen Literaturübersicht war es, das am besten geeignete Mangelernährungsscreening- oder Assessmentinstrument in Bezug auf Patient/innen mit Leberzirrhose im Vergleich zu typischen Skalen der Ernährungsrisiko-Erkennung zu bestimmen.
Im Juni 2023 wurde eine Literaturrecherche in den Datenbanken PubMed und Cochrane Library sowie eine freie Handsuche in Google Scholar durchgeführt. Insgesamt konnten nach Filtereinstellungen 60 Treffer identifiziert werden. Im Anschluss des Titelscreenings, Lesen der Abstracts sowie Volltexte wurden zehn relevante Studien im Zeitraum von 2020 bis 2023 eingeschlossen.
Es konnten sieben relevante Screening- sowie vier Assessmentinstrumente identifiziert werden. Nach Überprüfung der psychometrischen Daten und der Empfehlungshäufigkeit bietet das speziell für Lebererkrankte entwickelte Assessmentinstrument RFH-NPT die zuverlässigsten Werte, um bei Patient/innen mit Leberzirrhose eine Mangelernährung identifizieren zu können. Das kann daran liegen, dass diese Skala unter anderem das Item „Berücksichtigung von Flüssigkeitsansammlungen im Körper“ beinhaltet.
Die inkludierten Studien weisen im Allgemeinen eine gute Qualität auf. Größtenteils konnten sich ähnelnde psychometrische Daten festgestellt werden. Es ist zu überprüfen, ob weitere Instrumente, wie zum Beispiel MNA-SF, zur Ernährungsrisiko- Bestimmung beim Krankheitsbild Leberzirrhose angewandt werden sollten.
Die Implementierung eines speziell für Leberzirrhose-Patient/innen angepassten Screening- oder Assessmentinstruments ist unabdingbar, um in der pflegerischen Praxis eine Mangelernährung zu identifizieren. Dadurch wird gewährleistet, dass mehr Menschen mit einem Ernährungsrisiko erkannt und schneller dem entgegenwirkende Maßnahmen eingeleitet werden. Letztlich kann dadurch das Outcome der Leberzirrhose-Patient/innen verbessert werden.
The central theme of this thesis revolves around the impacts of historic charcoal burning on todays soils and soil landscapes in Connecticut, USA. The first chapter gives an overview of the state-of-research regarding the spatial distribution, morphology and chemical- as well as physical soil composition of so called relict charcoal hearth (RCH) landforms. RCHs can be described as unique soil microhabitats in the context of flora and fauna growth. The central research aim of the thesis is led by the question: How and to what extend does the historical charcoal industry control the distribution, development and properties of present day soils in Connecticut, USA? This thesis presents results from two field-campaigns in 2017 and 2018 where 52 RCH sites were surveyed and sampled in Litchfield County, Connecticut. The resulting dataset comprises of more than 1245 soil samples from 154 soil profiles and detailed stratigraphic and morphometrical information for all RCH sites. RCH landforms result in three distinct soils: charcoal rich horizons (Auh horizons), mineral soil horizons dividing multiple Auh horizons horizontally (Cu horizons) and buried former topsoil’s (Ahb horizons) or buried mineral soil horizons (Bwb horizons). Sites on flat terrain (< 4° slope) have mostly one Auh horizon, while sites on steeper terrain (> 4° slope) have mostly two, sometimes up to three Auh horizons. The total volume of sites on slopes is positively correlated to the local slope, i.e. it increases with larger steepness of the terrain. Compared to reference soils, RCH soils are enriched in total soil organic carbon and especially in pyrogenic carbon. Vertical gradients of organic carbon concentrations in Auh and Cu horizons suggest an enrichment of non-pyrogenic organic matter in the topsoil and a vertical translocation of highly aromatic carbon compounds into intermediate and buried soil horizons. Furthermore, Auh horizons have a lower bulk density, a higher crystallinity ratio (Fed/Fet) of pedogenic iron oxides and are enriched in exchangeable elements (Ca2+, Mg2+, Mn2+) as well as oxalate extractable manganese-oxides compared to reference soils. A deep-learning based automated mapping workflow called ARCHMAGE (Automated Relict Charcoal Hearth Mapping and Geospatial Exploration) was created to gain a continuous, state wide database of RCH sites locations and other relevant geospatial information. This database, in combination with calculation of site specifics RCH volumes and soil carbon stocks, showed that in regions with high RCH site densities, significant additions to local soil organic and especially pyrogenic carbon stocks are present. This effect is scale dependent, with a larger effect size on county scale and below (≤ 1:650,000).
Die ökonomisch ausgerichteten Organisationsstrukturen und herausfordernden Arbeitsbedingungen im Krankenhaus prägen bereits seit mehreren Jahren den gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Diskurs. Rund 61% des Pflegepersonals in der klinischen Versorgung leiden unter den sich immer weiter verstärkenden berufsbedingten psychischen Belastungen. Das hat enorme Auswirkungen auf die mentale Gesundheit der Pflegenden und führt zu überdurchschnittlich hohen krankheitsbedingten Arbeitsausfällen oder Fluktuationen. Aus diesem Grund stellen Maßnahmen zur Prävention von psychischen Belastungen eine wesentliche Komponente zur Steigerung der Arbeitszufriedenheit und Reduktion des Pflegenotstands dar. Die vorliegende Literaturübersicht soll einen Überblick über bestehende Präventionsmaßnahmen zur Reduktion und Bewältigung von psychischen Belastungen und deren belastungsassoziierten Auswirkungen bei professionell Pflegenden im Krankenhaus geben. Im Juni 2023 wurde eine systematische Literaturrecherche in den Datenbanken PubMed und PubPsych durchgeführt. Dabei wurden ausschließlich randomisierte kontrollierte Studien, welche im Zeitraum von 2020 bis 2023 veröffentlicht wurden und sich lediglich auf Interventionen für Pflegefachkräfte im klinischen Setting beziehen, eingeschlossen. Insgesamt konnten zehn relevante Forschungsarbeiten identifiziert und mithilfe der CASP-Checkliste bewertet werden. Basierend auf den Ergebnissen der inkludierten Studien ergaben sich sieben Kategorien präventiver Maßnahmen zur Minderung und Bewältigung von psychischen Belastungen bei Pflegefachkräften im Krankenhaus. Dabei handelt es sich um Maßnahmen der Verhaltensprävention, wie unter anderem Strategien zur Förderung von proaktiven Verhaltensweisen, des Zeit- und Stressmanagements oder der Resilienz. Alle Studien zielten auf die Verbesserung der mentalen Gesundheit und Reduktion des Belastungserlebens beim Pflegepersonal ab, wobei allerdings nur einige wenige Studien statistisch signifikante Effekte nachweisen konnten. Auffällig ist hierbei zudem, dass sich keine der Forschungsarbeiten mit Möglichkeiten zur Verhältnisprävention befasste. Die Entwicklung und Implementierung präventiver Maßnahmen zur Belastungsreduktion in der klinischen Pflege ist optimierungsbedürftig. Eine Kombination verhaltens- und verhältnisbezogener Maßnahmen sowie eine Veränderung der organisatorischen und institutionellen Rahmenbedingungen ist zwingend erforderlich. Eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen ist unabdingbar, um die Effektivität verhaltensbezogener Maßnahmen zu gewährleisten und der Belastungssituation im Pflegeberuf präventiv begegnen zu können sowie das mentale Wohlbefinden der Beschäftigten nachhaltig zu fördern.
Mit der Zunahme von Häufigkeit und Intensität von Extremwetterereignissen werden die Folgen des Klimawandels auf lokaler Ebene sicht- und spürbar. Kommunen sind aufgefordert, Vorsorge zu betreiben und mit Anpassungsmaßnahmen den Folgen des Klimawandels zu begegnen. Von besonderer Bedeutung sind Anpassungsmaßnahmen dort, wo Schadenspotenzial und -risiko besonders hoch sind, so auch in historischen Altstädten. Gleichzeitig erfordert dieser Stadttypus besondere Sensibilität im Umgang mit der wertvollen Bausubstanz und einem oft einzigartigen Stadtbild. Einen konkreten Lösungsansatz im Umgang mit länger anhaltenden Trockenperioden auf der einen und Starkregenereignissen auf der anderen Seite bietet das Prinzip der Schwammstadt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, zu untersuchen, welche Elemente des Schwammstadtprinzips in welcher Weise in der historischen Stadt sinnvoll, Stadttypus-gerecht und wirkungsvoll sind. Im Kontext von baukulturell wertvoller städtebaulicher Struktur und Bausubtanz lautet das Motto hinsichtlich baulicher Eingriffe: „So wenig wie möglich, so viel wie nötig.“ Gleichzeitig gilt, dass die Kleinstadt im Vergleich zur Großstadt zwar einen „geringeren Grad an Ausdifferenziertheit ihrer Subsysteme“ aufweist, sie aber – ebenfalls im Vergleich zur Großstadt – nicht als defizitär betrachtet werden sollten. Neben Fragen nach Herausforderungen und Potenzialen der historischen Kleinstadt in Bezug auf die Anpassung an Klimawandelfolgen wird vor allem auf Lösungsansätze fokussiert, die dabei helfen, Schwammstadtprinzipien und denkmalgerechte Entwicklung miteinander zu kombinieren. Untersuchungsgegenstand sind die Kleinstädte der beiden kommunalen Arbeitsgemeinschaften Städte mit historischen Stadtkernen des Landes Brandenburg und Historische Stadt- und Ortskerne im Land Nordrhein-Westfalen. In der ersten Phase des Projektes wurden Daten mittels einer Online-Umfrage erhoben, die daraus gewonnenen Erkenntnisse durch die Untersuchung von Referenzstädten und Expert:innen-Interviews ergänzt, teilweise korrigiert bzw. klargestellt. Anschließend wurden die Ergebnisse dokumentiert und wiederum über Veranstaltungen in die Kleinstädte transferiert. Neben den klassischen wissenschaftlichen Methoden war ein Dialog mit und zwischen den Kleinstädten und der Austausch mit den Expert:innen zentrales Element des Forschungsvorhabens. Zu den zentralen Erkenntnissen zählt, dass für die meisten Kleinstädte die Anpassung ihrer historischen Altstadt an die Folgen des Klimawandels noch ein sehr neues Feld der Stadtentwicklungspraxis ist und sie dabei an personelle und finanzielle Grenzen stoßen. Zudem weist die historische Stadt- und Gebäudestruktur verschiedene hemmende Faktoren für die Umsetzung der Klimaanpassungsmaßnahmen auf, die eine behutsame Prüfung der realisierbaren Maßnahmen und eine individuelle Umsetzungsstrategie notwendig machen. Gleichzeitig bietet die historische Kleinstadt eine Vielzahl an Potenzialen, die den klimaadaptiven Umbau begünstigen und zum Teil relativieren.
Additive technologies are now widely used for the production of complex precise parts and have high potential for the production of forming dies. In this work, hot-forming dies optimized for additive manufacturing were developed and produced with wire arc direct energy deposition (WA-DED) and laser powder bed fusion (L-PBF) technologies. The concept of lightweight hot-forming dies with a 2D-lattice structure was developed, which reduced the weight of each die by 56%, from 14.2 kg to 6.1 kg, in production using L-PBF. Maraging/precipitation-hardened steel 17-4PH was used as an alternative to traditional hot-working steels with slightly lower mechanical properties and a much higher processability in the additive manufacturing process. The workability of the manufactured dies was confirmed by forging tests on an industrial screw press.
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.
A classic approach for solving differential equations with neural networks builds upon neural forms, which employ the differential equation with a discretisation of the solution domain. Making use of neural forms for time-dependent differential equations, one can apply the recently developed method of domain segmentation. That is, the domain may be split into several subdomains, on which the optimisation problem is solved. In classic adaptive numerical methods, the mesh as well as the domain may be refined or decomposed, in order to improve the accuracy. Also, the degree of approximation accuracy may be adapted. Therefore, it is desirable to transfer such important and successful strategies to the field of neural-network-based solutions. In the presented work, we propose a novel adaptive neural approach to meet this aim for solving time-dependent problems. To this end, each subdomain is reduced in size until the optimisation is resolved up to a predefined training accuracy. In addition, while the neural networks employed are by default small, we propose a means to adjust also the number of neurons in an adaptive way. We introduce conditions to automatically confirm the solution reliability and optimise computational parameters whenever it is necessary. Results are provided for several initial-value problems that illustrate important computational properties of the method.
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.
The permanent magnet synchronous motor (PMSM) can be a suitable candidate for electrified propulsion in aviation. Despite the very high efficiency, heat dissipation during operation leads to performance limitations. Elevated temperatures in the electrical insulations and the magnets pose a potential safety risk that must be reduced by selective cooling. A comprehensive review is conducted to capture current research interests in cooling methods in PMSM. Cooling methods are described according to their heat transfer mechanism, grouped, and assigned to the components within the motor. Key findings of the literature reviewed are described in the context of PMSM cooling. Information on cooling media and potential combinations of cooling methods in components is gathered. Assessment parameters such as safety, weight, effectiveness, integrability, complexity and cost are defined to enable a subsequent qualitative analysis for six selected cooling methods. A point-weighted evaluation approach, according to VDI 2225, was applied to identify the most promising cooling approach for successful implementation in aviation.
The present study deals with the phenomenological observation of the corrosion of the positive electrode foil of lithium-ion batteries containing LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NMC) as cathode material. Due to the presence of moisture, localized water accumulation is formed on the NMC surface. The water absorbed by the electrolyte reacts with the NMC under Li+/H+ exchange and the resulting pH increase leads to dissolution of the carrier foil and characteristic salt-like blooms on the NMC surface. With the increase in the relative area occupied by the holes in the aluminum foil per time, a sufficiently suitable parameter was found with which to quantitatively determine the extent of corrosion. The degree of degradation depends on time and ambient humidity. It was shown that functional recycling with the water jet method is no longer applicable for degraded foils, since the mechanical stability of the foils decreases as corrosion progresses. Lithium, aluminum, sulfur and oxygen were detected in the blooms using SEM–EDX and Laser-Induced-Breakdown-Spectroscopy (LIBS). The underlying NMC layer was found to contain mainly aluminum and significantly lower lithium content than the non-degraded material. SEM and Raman microscopy analyses also showed that the active material is also locally degraded and therefore no longer suitable for functional recycling.
Possible synergy between FLEGT-VPA & REDD+ towards improving forest governance framework in Cameroon
(2023)
Illegal logging is seen as a serious impediment to achieving sustainable management of forests in the tropics. In addition, deforestation contributes in increasing carbon dioxide emissions in the atmosphere, resulting to biodiversity loss and climate change. Illegal logging and deforestation have affected Cameroon’s forest ecosystem negatively since the mid-1980s as a result of the economic crises, which intensified the exploitation of forest resources for multiple purposes. In response, some policy initiatives came up such as FLEGT-VPA and REDD+ to fight against the threats. It is due to the above background that this study was designed to examine the possible synergy between FLEGT-VPA and REDD+ towards improving the forest governance framework in Cameroon. The first part of the study assesses FLEGT-VPA in Cameroon with the application of interviews of key informants who were involved in the negotiation process of the EU-Cameroon Voluntary Partnership Agreement. The second part of the study assesses the management of Bimbia Bonadikombo Community Forest (BBCF), as one of the REDD+ pilot project sites around Mount Cameroon in the South West Region of Cameroon. The use of surveys, content analysis, and observations seeks to assess these two initiatives in their role in improving forest governance in Cameroon. The first part of the research reveals that since Cameroon ratified the FLEGT-VPA in 2011, there has been progressed concerning stakeholder participation in forest-related issues. Again, the study also reveals challenges faced with the setting up of a system to verify timber from legal origin as recommended by the European Union. The research further reveals a lack of commitment by the government in revising the current forest policies and re-organizing the domestic market for timber trade as part of the commitment made by the government during the ratification of the FLEGT-VPA. The second part of the study finds that the management of BBCF is not governed by the provision of the Cameroon community forestry manual or by its bylaws posing doubts if community forestry can halt emissions of greenhouse gases caused by deforestation, thus helping REDD+ achieve its objectives. The study recommends the need for rapid policy reform and a cross-sectoral transformation to enable FLEGT-VPA and REDD+ to synergize for a better policy outcome on issues concerning forestry and climate change.
The next generation of civil turbofan engines targets the by-pass ratios of up to 20:1, requiring an innovative fan design with a low fan pressure ratio, low specific thrust and a radically increased fan diameter. The aerodynamic stability of such a large slow rotating fan is very sensitive against the back-pressure variations in the by-pass duct, especially during the take-off operations. The back-pressure regulation can be achieved significantly through a Variable Area Fan Nozzle (VAFN). This work deals with the design development of VAFN concepts for ultra-high by-pass ratio engines which was researched in EU funded program ENOVAL and received funding under grant agreement number 604999.
A system engineering approach was implemented for the VAFN development by following the requirements in conceptual, preliminary and detailed design phases. The design domains in the rear nacelle and under the core fairing were selected for the concept generation. Several qualitative and quantitative trade studies were conducted to down-select the best-fit solution during each design phase. These included the kinematic simulations of various types of VAFN modulations; analytical calculations to understand the thermodynamics of the selected VAFN kinematics; aerodynamic performance predictions using CFD simulations on a large number of preliminary designs; 3D CFD simulations for detailed performance assessments including the design optimization of individual features and distortions due to failed modulations; and FEM calculations for the topology generation and optimization of structural components. The overall weighted effect was determined for each output parameter and the results were presented in percentile changes relative to that with a fixed nozzle reference geometry.
Two VAFN concepts were selected for the final detailed design phase, Flaps in rear nacelle domain and Variable Inner Fairing Structure (VIFS). Both concepts showed better outputs in terms of specific fuel consumption, noise emission and fan’s safety margin during the take-off, with an over-area exhaust position than those with a fixed nozzle operation. During the climb phase, with an under-area VAFN position, both concepts resulted in drawbacks due to higher aerodynamic losses relative to the fixed nozzle. During MCR, both the VAFN concepts with stowed positions caused losses mainly due to leakages and higher structural weights relative to the fixed nozzle configuration. For each VAFN concept, a detailed system definition was developed and the function trees for each operation were explained. A discrete modulation type with two positions was described and recommended for both concepts. This included an over-area deployed position for the take-off phase and a stowed position for the rest of the flight, based on the beneficial performance of the VAFN concepts over the fixed clean nozzle configuration.
The creation of adequate simulation models for complex assemblies is an extensive process that requires a lot of experience, and on the other hand involves a multitude of manual, tedious tasks. These are significant obstacles for improving the process performance and capabilities. The objective of this research is to develop methods which digitally imitate the way of thoughts of the engineer in the design process towards a digital system understanding and which support the automation of the involved manual workflow.
This thesis presents a strategy to translate engineering reasoning and actions to an equivalent in the computer domain. A cardinal step is to gain understanding of system arrangements, boundary conditions and its components. Based on this evaluation, the identification of assembly parts is forming the foundation for optimized process chains for the transfer to the analysis environment. Model complexity relates to computational effort, which in turn affects model capabilities and manageability. To achieve a satisfactory compromise of model quality and complexity, this transfer process is strongly dependent on the visual analysis, reasoning and manual implementation of skilled engineers.
The principle of translating engineering logics is pursued from the assembly system to its smallest parts. Component segmentation methods allow subdividing regions of interest into substructures which are assigned with a feature vector. This vector comprises metrics describing the substructures with regard to specific aspects and is the key decision point for subsequent steps as idealization, suitable Finite-Element modeling and ultimately building an analysis model. The created system database is continuously maintained and supports these process chains as well as the final setup of the assembly simulation model.
An automated workflow like this implies advantages for efficiency, but also creates opportunities for further use cases. This workflow has been exploited for generating a training data set from the different simulation variants as a basis to a knowledge representation imitating engineering experience. An algorithm from the graph neural network field is applied to this data set as a conceptual approach. The intention pursued in this concept is to model the learning progress about estimating the influence of modelling decisions on simulation results and quality.
This research proposes a holistic strategy and describes methods to achieve the objectives of decreasing manual effort, introducing an automated and geometry-based process and digitally replicating engineering experience by introducing a knowledge database.
Assessing authenticity in heritage conservation : case study : architectural conservation in Bahrain
(2023)
The thesis complements the authenticity discourse in heritage conservation with the perspective of laypeople and evaluates the pertinent methodology for the application of the normative concept in architectural heritage conservation. Based on the Nara Document on Authenticity, the Operational Guidelines for the Implementation of the World Heritage Convention anchor the concept in the credibility and truthfulness of internal and external factors – referred to as information sources – that communicate a heritage site’s cultural values. Conversely, the author explored the truthfulness of messages conveyed to site users in a qualitative research based on interviews focused on two urban reference sites in Bahrain. These stand for different eras and conservation approaches: the ensemble of colonial-style governmental buildings at Bab al-Bahrain in Manama and the vernacular Siyadi Shops in the market area Suq al-Qaisariya in Muharraq, which were restored in the course of a World Heritage nomination. The interpretive content analysis compares how architects and non-architects, who represent laypeople in architectural conservation, perceived their authenticity and also traces cultural contingencies. The empirical data confirms pronounced differences in the way architects and non-architects perceive authenticity but only a few between representatives of so-called Western and Eastern cultures. Assessed against international heritage conservation standards, the site in Muharraq proved more authentic than the one in Manama. However, the meanings produced in the interaction between the sites and the interviewees proved be of limited truthfulness in both cases. A key finding is hence that a constructivist authenticity concept can serve no normative function when heritage conservation is considered a discipline at the service of historiography. While all potential factors of authenticity as per the Nara Document proved to be relevant, perceived material authenticity was found to be an outstanding reason why the site in Muharraq was appreciated more. Its rehabilitation was found to successfully reconcile essentialist and constructivist authenticity understandings by paying tribute both to the documentary value of the historic site and to the experiential needs of its users. The findings support the ICOMOS Venice Charter’s material-focused approach while confirming the relevance of a broadened authenticity understanding and highlighting the importance of integrated, participatory approaches to heritage conservation. By illustrating the importance of expertise when assessing the authenticity of architectural heritage, the findings at the same time flag limits to democratizing architectural conservation practice. The author recommends developing practice-oriented guidance for the assessment of authenticity of heritage sites based on further research and to add interpretation facilities to the list of factors of authenticity.