FK 05 Fakultät für Technische Systeme, Prozesse und Kommunikation
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Entwicklung eines Modells für den Einsatz von KI-Software im Werbebereich am Beispiel eines Trailers
(2024)
Diese wissenschaftliche Arbeit widmet sich der Anwendung Künstlicher Intelligenz (KI) innerhalb der Produktion von Werbetrailern und den daraus resultierenden Auswirkungen auf bestehende Arbeitsprozesse. Hierfür wurde ein Modell für den Einsatz von KI-Software im Werbebereich am Beispiel eines (Fernseh-)Trailers entwickelt. Nach dem Unterteilen eines Trailers in einzelne Komponenten wurden mehrere KI-Software-Tools identifiziert, um die jeweili-gen Komponenten künstlich zu generieren. Für die Einordnung der Funktionsweisen und des Potenzials der jeweiligen KI-Software wurden die Grundlagen Künstlicher Intelligenz (Machine Learning, Deep Learning bis hin zu Bild- und Tonerkennung sowie Text- Bild- und Tongenerierung) erfasst und wirtschaftliche Aspekte des Einsatzes von KI ergänzt. Anschließend wurde ein potenzielles Modell für den Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Trailer-Produktion entwickelt und ausgiebig getestet. Neben einer kritischen Auseinandersetzung mit der Einführung eines solchen Modells in der Wirtschaft wurden auch mögliche Probleme während der Testphase identifiziert. Anschließend wurden mithilfe von Künstlicher Intelligenz vier fertige Trailer generiert. Diese wurden dann in einer Umfrage von Branchenexperten evaluiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Entwicklung eines Modells für den Einsatz von KI-Software im Werbebereich sinnvoll ist. Eine Kosten- und Zeitanalyse bestätigten zudem die Rentabilität, die eine Implementierung eines solchen Modells im Vergleich zu herkömmlichen Produktions-Prozessen mit sich bringen könnte. Ein einsatzfähiges Arbeitsmodell, eine Zusammenfassung aller gewonnen Erkenntnisse sowie ein Ausblick in die Zukunft des Einsatzes von KI-Software im Werbebereich, schließen die Arbeit ab.
Aus dem Inhalt: Die vorliegende Arbeit entstand im Zeitraum von Oktober 2010 bis Mai 2016 in Kooperation zwischen der Hochschule für angewandte Wissenschaften München, Fakultät 05 und der Universität Hamburg, Fakultät MIN, Fachbereich Biologie. Die Arbeiten erfolgten im Rahmen des Projektes "Initiale Nassfestigkeit", gefördert von der Bayrischen Forschungsstiftung (Förderkennzeichen AZ 1000-11).
Die Leimung, oder genauer ausgedrückt die partielle Hydrophobierung von Papieroberflächen oder Papierfaserverbunden, stellt einen entscheidenden Verfahrensschritt in der Wertschöpfungskette der Papierherstellung dar. Hierdurch können wesentliche Papiereigenschaften gesteuert werden - wie beispielsweise die Beschreib- und Bedruckbarkeit sowie die Saugfähigkeit, die für spätere Veredelungsprozesse eine wichtige Rolle spielen. Auch die Produktionsgeschwindigkeit des Papiers in der Papiermaschine kann bei wässrigen online Oberflächenbehandlungen durch die vorherige Leimung gesteigert werden.
Der folgende Vortrag zeigt zunächst, warum Papier geleimt wird und welche Eigenschaften durch die Leimung im Werkstoff Papier gesteuert werden können. Daran schließt sich die Beschreibung der unterschiedlichen eingesetzten Leimungsmittel und deren chemische Zusammensetzung an. Der Vortrag schließt mit einigen anwendungstechnischen Aspekten der Leimung.
Weighing of different impact factors on wet web strength by full-factorial design of experiments
(2014)
The wet web strength is one of the most important parameters for effective paper machine performance. A huge variety of parameters is known from many studies to have an impact on the wet web strength (WWS). In this study, a full factorial design of experiments (DOE) was used to determine the effect of different factors on the WWS. The goal was to use a DOE method within the field of paper strength research to acquire advanced information on the mechanisms of strength development at different dryness levels. The study was carried out with laboratory handsheets made of commercial unbleached softwood pulp, which was refined in a laboratory Hollander beater. The WWS was measured according to the German standard DIN 54514. The analysis of the data showed that weighing of the influencing factors on WWS is possible, which may lead to a better understanding of paper strength development mechanisms at low dryness levels. The applied method was proven to be reliable for the determination of the impact of various factors and will therefore be used in future work.
Introduction: The initial wet web strength (IWWS) is one of the most important parameters for effective paper machine performance[1]. As previous research has shown, a huge variety of parameters is already known to have an impact on the IWWS [2]. Despite this fact, there is still an on-going discussion on possible explanations for the mechanisms of initial wet web strength development [3]. One fact is that the mechanisms for strength development at low solid contents are quite different from those of dry paper. However up to today it is not clearly defined which forces are addressed to which fibre characteristics at certain dryness levels, and their effect on the IWWS. The goal of this paper is to discuss existing explanation models for IWWS development and to complement these, generating an advanced model by the inclusion of own trial results.
Methods: For this study full factorial design of experiments (DOE) [4]was implemented in order to determine the weighting of important factors like dryness level, degree of refining, degree of hornification and conductivity on the IWWS. The goal was to use this DOE-method within the field of paper strength research in order to receive advanced information on the mechanisms of strength development at different dryness levels. The study was carried out with laboratory hand sheets, made of commercial bleached soft wood pulp, which was refined in a laboratory valley beater. The IWWS was measured according to a German standard DIN 54514.
Results: The data analysis showed that weighing of IWWS-influencing factors is possible. This may lead to a better understanding of paper strength development mechanisms at dryness levels below 50%. The applied method has proven to be reliable for the determination of impact factor weighing.
This work carried out to what extent changed parameters changes the IWWS in relation to the baselines of beating and dryness. So it was shown that the effect of dryness level as well as the degree of beating are as expected positive and quite big. In relation to this, the effect of hornification is low and the one of conductivity is highly negative. These results give deeper insights into the mechanism of IWWS development and an advanced explanatory model will be presented. The generated knowledge provides the tool for a better understanding of the phenomena of IWWS development and enables the papermaker to optimize the production processes accordingly.
Assuming internal sizing agents like AKD and ASA to be chemically bound onto the cellulose fibre one would expect sizing of paper to be stable over time. Further, ASA as the more reactive substance, will develop sizing straight after drying on the paper machine. Even though papermakers are got used to these benefits of internal sizing after many years of practical experience, there are also observations of postcuring and fugitivity of sizing, which do not fit to the common sizing theory.
Investigations on a fine paper model have shown ASA to move from a sized paper into a blank sheet, which is in direct contact. Detection and quantification of ASA was carried out by means of NIR-spectroscopy. Mobility of ASA is enhanced at elevated temperature and moisture in the sheet. It goes along with a decrease of sizing level in the sized sheet, whereas the moved ASA does develop almost no sizing in the blank sheet, even after heat treatment. Only after surface treatment with an aluminium compound it can be re-activated for sizing. Based on these and additional findings we have developed a model of ASA sizing, which takes into account such untypical properties as post-curing and fugitivity.
Unter der Voraussetzung, dass Masseleimungsmittel wie AKD und ASA über eine chemische Bindung an die Cellulosefaser gebunden sind, darf man erwarten, dass die Leimung derart behandelter Papiere über die Lagerzeit stabil ist. Zudem sollte sich bei ASA als der reaktiveren der beiden Substanzen die Leimung sofort nach der Trocknung auf der Papiermaschine ausbilden. Wenngleich sich beides in der Praxis über die Jahre vielfach bestätigt hat, gibt es auch Beobachtungen von Nachreifung und Leimungsschwund, die nicht in das Bild der gängigen Leimungstheorie passen. Untersuchungen an einem Feinpapiermodell haben gezeigt, dass ASA von geleimtem Papier im Kontakt mit ungeleimten Blättern auf jene übergeht, wo es über NIR-Spektroskopie quantitativ bestimmt wurde. Erhöhte Temperatur und Feuchte begünstigen die Mobilität des Leimungsmittels. Damit einher geht eine Abnahme des Leimungsgrades des ursprünglich geleimten Papiers, während das ins ungeleimte Blatt übergegangene ASA selbst nach Temperaturbehandlung praktisch keine Leimung erzeugt. Erst durch Nachbehandlung mit einer Aluminiumverbindung lässt es sich zur Leimung aktivieren.
Basierend auf diesen und weiteren Befunden wird ein Leimungsmodell für ASA entwickelt, das auch den ungewöhnlichen Eigenschaften Nachreifung und Leimungsschwund Rechnung trägt.
Ziel dieser Arbeit war es, Wechselwirkungen von Leimungsmitteln mit Füllstoffen und chemischen Additiven aufzuzeigen, sowie mechanistische Grundlagen zur Leimung zu erarbeiten. Es konnte gezeigt werden, dass der Mechanismus der synthetischen Leimungsmittel (ASA und AKD) nicht, wie oft in der Literatur beschrieben, auf eine Veresterung mit den Hydroxylgruppen der Cellulose zurückzuführen ist. Vielmehr ist die optimale Wirkung dieser Leimungsmittel sehr stark von deren Verteilung, Mobilität und Orientierung abhängig. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass der größte Anteil des Leimungsmittels im Papier in ungebundener (hydrolisierter) Form vorliegt. Trotzdem kann der hydrolisierte Anteil deutlich zur Hydrophobierung des Papiers beitragen, wenn dieser richtig orientiert und fein verteilt ist. Schlecht orientierte Leimungsmittel tragen nicht zur Leimung bei bzw. können diese sogar reduzieren.
Weiterhin wurde gezeigt, dass an Füllstoff adsorbierte und im Papier retendierte Leimungsmittel die Oberflächenhydrophobie erhöhen. Die Penetration (Wasseraufnahme) verändert sich dadurch allerdings nur geringfügig. Stark anionische Produkte, wie Dispergiermittel, beeinflussen aufgrund ihrer entgegengesetzten Ladung die kationisch dispergierten Leimungsmittel. Von den kationischen Additiven zeigen insbesondere Stärke und Aluminiumverbindungen (außer bei AKD) einen sehr positiven Effekt auf die Leimung, welcher häufig unabhängig von der Retention des Leimungsmittels ist. Grenzflächenaktive Substanzen wie Entschäumer und Entlüfter haben keinen Einfluss auf die Leimungsmittelretention, können aber (je nach Art und Struktur) die Leimungswirkung extrem beeinflussen, wenn sie im Papier zurückgehalten werden. Tendenziell haben hydrophobere Entschäumer (z.B. Fettsäureethoxylate) einen deutlich negativeren Einfluss auf die Leimungswirkung als hydrophilere Entlüfter (z.B. Fettalkohole). Die gefundenen Ergebnisse zeigen Möglichkeiten auf, wie in Unternehmen der Papierindustrie Leimungsmittel gezielter dosiert, Produktionsstörungen vermieden und Kosten reduziert werden können.
The purpose of this work was to develop a deeper understanding of the mechanisms in sizing and to minimise interactions with fillers and other chemical additives. It has been shown that the mechanism of the synthetic sizing agents (ASA and AKD) – as often described in the literature - can not be attributed to the esterification with the hydroxyl groups of the cellulose. In fact, the optimal effect of these sizing agents is much more dependant on a fine distribution, mobility and orientation of ASA and AKD molecules. It was observed that the main part of the ASA and AKD is present in an unbound (hydrolysed) form. However, the hydrolysed ASA and AKD can significantly contribute to sizing when it is finely distributed and well orientated. Sizing agents orientated in the opposite do not contribute to sizing but they can even decrease the existing sizing level.
Furthermore, it was shown that sizing agents adsorbed onto fillers do not significantly affect the water absorption (penetration) but they can increase the surface hydrophobicity (wetting). Highly anionic products such as dispersants interact with cationic sizing agents due to the opposite charge. As regards the cationic additives, especially starch and aluminium products have a very positive effect on ASA sizing. Surface-active substances such as defoamers and deaerators have no effect on the size retention. However, depending on the type and structure, they can have a huge effect on the sizing level. Generally, hydrophobic defoamers (e.g. fatty acid ethoxylates) have a far more negative impact on sizing, as compared to the more hydrophilic deaerators (e.g. fatty alcohols). These results show possibilities how sizing agents can be used more effectively, process disturbances avoided, and costs reduced.
In Zeiten des technischen Fortschritts und der damit einhergehenden Vielschichtigkeit an Funktionen nimmt die Technische Dokumentation eine entscheidende Rolle ein. Für die Gewährleistung einer optimalen Handhabung von Bedienungsanleitungen bedarf es einer qualitativ hochwertigen konzeptionellen Gestaltung. Die angenommene Hypothese eines mangelhaften Umsetzens von gestalterischen Richtlinien im Design der Bedienungsanleitung bezieht sich auf bereits aufbereitete theoretische Auffassungen, die auf gestalterische Diskrepanzen hindeuten und vor allem in Szenarien mit geringer Lichtintensität entstehen. Zur Untermauerung dieser Aussage werden die theoretischen Ansätze, unter Anwendung einer empirischen Usability-Studie, überprüft. Zu diesem Zweck fungiert die Bedienungsanleitung eines Audi A6 aus dem Jahr 2006 als Untersuchungsobjekt. Dabei werden in einer Feldbeobachtung im Fahrzeug die Blickverläufe von eingesetzten Testpersonen mittels mobilem Eye-Tracking erhoben und ausgewer tet. In Korrelation mit Fragebögen zur Ermittlung der subjektiven Meinungsbilder zur Testausführung, sollen die objektiven Indikatoren des Eye-Trackings zusätzliche Ansätze für Gestaltungsdefizite liefern und die Qualität der Datenauswertung erhöhen. Daher trägt die Bachelorarbeit den Titel: „Lesbarkeits- und Wahrnehmungsuntersuchung von gedruckten Bedienungsanleitungen mittels Einsatz von mobilem Eye-Tracking.“
This work has shown that a reproducible ASA emulsification with optimal particle size is possible, and well controllable, in the laboratory. The most important factors for the adjustment of particle size are emulsification time, shear forces, ASA concentration and temperature. The protection colloid and the emulsifier used are also important factors for the particle size that can be achieved. Concerning the emulsification there is an optimum as regards particle size - which is mainly dependent on the starch or polymer to ASA ratio.
The stability and hydrolysis of ASA emulsions depend mainly on pH, temperature and water hardness (Ca2+, Mg2+). However, the tendency to build up agglomerates and deposits is only caused by calcium ions, due to the fact that the ASAcid calcium salts are of much lower solubility than the magnesium salts. Agglomeration and hydrolysis can be reduced by increased starch addition or by the introduction of long chain polymers such as polyacrylamides. It is surprising that the cationic charge of the used protection colloid showed almost no or even a negative influence on the emulsion and hydrolysis stability of the ASA. Furthermore, particle size plays an important role during the evaluation of hydrolytic stability and deposition. Therefore, it is very important that emulsions and different protection colloids should only be compared at the same particle size. However, high cationic liquid starches or the new “particle stabilized ASA” (bentonite or colloidal silica) seem to be the best alternative solution, as compared to the standard cooking starches.
Diese Arbeit hat gezeigt, dass eine reproduzierbare Emulgierung von ASA mit optimaler Partikelgröße im Labor gut möglich und kontrollierbar ist. Die wichtigsten Faktoren für die Einstellung der Partikelgröße sind Emulgierzeit, Scherkräfte, ASA-Konzentration und Temperatur. Auch die Wahl des Schutzkolloides und des Emulgators hat einen entscheidenden Einfluss auf die erreichbare Partikelgröße. Bei jeder Emulgierung scheint es ein Optimum bezüglich der Partikelgröße zu geben, welches vor allem vom Stärke bzw. Polymer zu ASA Verhältnis abhängig ist.
Die Stabilität und Hydrolyse der ASA-Emulsionen ist vor allem abhängig vom pHWert, der Temperatur und der Wasserhärte (Ca2+, Mg2+). Die Neigung zur Bildung von Agglomeraten und Ablagerungen wird allerdings lediglich durch Calciumionen hervorgerufen, da diese im Vergleich zu den ASA-Salzen des Magnesiums deutlich schwerlöslicher sind. Agglomeration und Hydrolyse können beispielsweise durch höhere Zusätze an Stärke bzw. den Einsatz von langkettigen Polymeren (PAM) vermindert werden. Die kationische Ladung des verwendeten Schutzkolloids zeigt erstaunlicherweise keinen bzw. zum Teil sogar einen negativen Einfluss auf die Emulsions- und Hydrolysestabilität des ASA. Zudem spielt die Partikelgröße bei der Bewertung der Hydrolysestabilität und Ablagerungsneigung von ASA-Emulsionen eine entscheidende Rolle. Daher ist es sehr wichtig, beim Vergleich unterschiedlicher Schutzkolloide, nur Emulsionen mit annähernd gleicher Partikelgröße zu vergleichen. Insbesondere Flüssigstärken oder die neuen partikelstabilisierten ASA (Bentonit oder Kieselsäure) stellen bei der Emulgierung von ASA eine sehr gute Alternative zu den standardmäßig verwendeten Kochstärken dar.
This work has shown that the number of local defects (craters) beyond certain limit values correlates very well with the number of missing dots, and therefore the surface topography of the paper has definitely the greatest impact on printability in rotogravure. The deepenings have an average depth of 2-5 μm and diameters between 50-250 μm. When ESA is used bigger craters as regards depth and diameter are necessary to cause missing dots. However, not all missing dots can be explained and described by means of surface topography. Non-topographic factors,
such as electric properties of papers (especially when using the ESA), fibre and filler distribution, ink absorbency or microscopic compressibility can also have an influence on printability as regards missing dots. Paper independent factors (e.g. printing ink or printing machine) may also have a certain influence on missing dots.
Diese Arbeit hat gezeigt, dass die Anzahl lokaler Vertiefungen im Papier (Krater) ab bestimmten Grenzwerten sehr stark zur Anzahl an Missing Dots korreliert und damit die Oberflächenstruktur von Papieren sicherlich den größten Einfluss auf die Bedruckbarkeit im Tiefdruck hat. Die Vertiefungen befinden sich in der Größenordnung von 2-5 μm und haben Durchmesser zwischen 50-250 μm. Wenn ESA verwendet wird, sind in der Regel größere Krater notwendig, damit ein Missing Dot entsteht. Allerdings kann durch die Oberflächentopographie das Problem von Missing Dots nicht vollständig erklärt und beschrieben werden. Auch nichttopographische Faktoren wie elektrische Eigenschaften (speziell bei Verwendung der ESA), Faser- und Pigmentverteilung, Farbannahme oder mikroskopische Kompressibilität können einen Einfluss auf die Bedruckbarkeit bezüglich Missing Dots haben. Aber auch papierunabhängige Faktoren (z.B. Druckfarbe oder Druckmaschine) sind wesentliche Einflussgrößen für das Auftreten von Missing Dots.