FB2: Ingenieurwissenschaften II - Technik und Leben
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Das Neuroblastom ist eine der häufigsten Kinderkrebserkrankungen, wobei die Amplifikation von MYCN oft mit einer aggressiven Tumorbiologie einhergeht. Der Zebrafisch ist ein geeignetes Modell, um die pathophysiologischen Grundlagen zu untersuchen und die molekularen Mechanismen der Erkrankung zu erforschen. Discoidin Domain Receptor 2 (DDR2) verstärkt potentiell das MYCN bedingte Neuroblastomwachstum. In dieser Arbeit wurde ein doppelt-transgenes (DDR2/MYCN) Zebrafischmodell hergestellt. Der Nachweis der Integration des DDR2 Gens in die genomische DNA der Zebrafische konnte erfolgreich erbracht werden. Allerdings konnte die DDR2 Proteinexpression im MYCN induziertem Tumor des Zebrafischs noch nicht eindeutig nachgewiesen werden. Der Vergleich des DDR2/MYCN Zebrafischmodells mit einem MYCN Kontrollmodell lieferte erste Hinweise darauf, dass DDR2 das MYCN bedingte Tumorwachstum unterstützt und potentiell zur Metastasierung beitragen könnte. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Rolle von DDR2 in der Neuroblastomentwicklung genauer zu charakterisieren.
Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines Konzepts für die Ausbildungsabteilung der Berliner Verkehrsbetriebe (BVG), in der ein ausrangierter Linienbus zu einem praxisgerechten und fachspezifischen Übungs- und Prüfungsstand umgebaut werden soll, um so die Qualität der Ausbildung zum Nutzfahrzeugmechatroniker weiter zu erhöhen und den Auszubildenden der BVG auch zukünftig eine erstklassige Ausbildung anbieten zu können. Bei der Konzeptionierung soll dieser Übungsbus im
Betrieb auftretende elektrische Fehler simulieren, um so das Diagnostizieren von Fehlern zu üben und abprüfen zu können.
Die Aktivierung der elektrischen Fehlersimulation soll einfach und schnell mittels Schaltboxen erfolgen. Hierfür werden im Rahmen dieser Arbeit entsprechende Schaltpläne entwickelt und die Fehler genauestens beschrieben. Zudem wird aufgezeigt, wie die Auszubildenden die Fehler diagnostizieren sollen und mit welchen Mess- und Prüfmethoden dabei gearbeitet werden muss. Dies soll den praktischen Nutzen herbeiführen, dass mehr nutzfahrzeugspezifisches Wissen vermittelt werden kann, auf das die Auszubildenden im Anschluss ihrer Ausbildung zurückgreifen können. Der umgebaute Übungsbus soll zudem die Prüfungsvorgaben der Industrie- und Handelskammer (IHK berücksichtigen, um als Prüfungsstand in einer Abschlussprüfung verwendet werden zu können.
Diese Arbeit befasst sich mit der Erstellung eines Umbaukonzepts, um elektrische Fehler eines Nutzfahrzeugs simulieren zu können. Um einen derartigen Übungsstand erstellen zu können, werden in dieser Arbeit unter anderem die Vorgaben der IHK an die Ausbildung und die Abschlussprüfungen zum Kraftfahrzeugmechatroniker für Nutzfahrzeugtechnik analysiert. Des Weiteren werden in dieser Arbeit im Betrieb auftretende elektrische Fehler analysiert, damit deren Simulation in einen möglichst praxisnahen Übungsstand einfließen können. Im Anschluss sollen auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse Fehlerschaltungen konzipiert und sämtliche für den Umbau notwendigen Schaltpläne erstellt werden. Dabei sollen die notwendigen Umbaumaßnahmen erläutert und die ergänzenden Bauteile beschrieben und ausgelegt werden. Des Weiteren wird in dieser Arbeit aufgezeigt, mit welchen Messmethoden die Auszubildenden die geschalteten Fehler diagnostizieren sollen und welche Prüfschritte notwendig sind, um die Fehler eindeutig zu beschreiben. Das gesamte Umbaukonzept soll zudem den Bauteil- und Personenschutz berücksichtigen.
Die Ergebnisse der Arbeit ergaben, dass probiotische Bakterien in Säuglingsnahrung bei nicht-selektiver Anreicherung einen Einfluss auf die Wiederfindungsrate und das LOD der Nachweise haben. Beim Nachweis mit Selektivanreicherung, wie bei L'Monocytogenes, konnten dagegen keine signifikanten Unterschiede ermittelt werden.
Für den Nachweis von C. sakazakii und E. cloacae erwies sich real-time PCR als effektivere Methode. Trotzdem weisen geringe Wiederfindungsraten im Rahmen der Versuche (66,67% für C. sakazakii und 44,44% für E. cloacae) darauf hin, dass die Methode zur Sicherung von probiotischer Säuglingsnahrung nicht ausreichend ist. Für S. enterica erwies sich die kulturelle Methode als effektiver. Dort konnte eindeutiges Wachstum nachgewiesen werden, während die PCR-Methode uneindeutige Ergebnisse lieferte (Wiederfindungsrate 74,07%). Auch hier ist es nötig, weitere Studien durchzuführen, um einen gesicherten Nachweis zu garantieren.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen eine Notwendigkeit auf, weitere Methoden und alternative Anreicherungsmedien zu testen, um die Lebensmittelsicherheit probiotischer Säuglingsnahrung weiterhin zu gewährleisten.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Analyse einer hybriden Betriebsstrategie für monovalente CNG-Range-Extender-Hybridfahrzeuge. Dabei steht der Einsatz von komprimiertem Erdgas (CNG) als alleinigem Kraftstoff im Mittelpunkt, der durch seine vorteilhaften Eigenschaften wie hohe Klopffestigkeit, gute
Verbrennungseffizienz und vergleichsweise niedrige CO2-Emissionen überzeugt.
Zunächst wird der aktuelle Stand der Technik beleuchtet, wobei unterschiedliche Hybridisierungskonzepte, sowie die Eigenschaften verschiedener Kraftstoffe – insbesondere Erdgasdargestellt werden.
Darauf aufbauend erfolgt die Modellierung der relevanten Antriebskomponenten mittels Kennfeldern. Eine quasistationäre Simulation des Fahrzeugs im WLTC-Prüfzyklus ermöglicht die Untersuchung verschiedener Betriebsstrategien: rein batterieelektrisch (BEV), seriell-hybrid ohne Batterie (REEV) und eine Mischvariante aus beiden Konzepten (REBEV).
Der Kern der Arbeit liegt in der detaillierten Analyse des Energie- und Kraftstoffverbrauchs, sowie der Auswirkung unterschiedlicher Lastpunkte auf den spezifischen Kraftstoffverbrauch.
Darüber hinaus werden die Effekte der hybriden Betriebsarten in Hinblick auf Systemeffizienz und Emissionsreduktion untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine monovalente CNG-Range-Extender-Architektur in Verbindung mit einer intelligenten Steuerung die Vorteile beider Welten – Elektro- und Verbrennungsmotor – ausnutzt. Dies führt zu einer deutlichen Verringerung des Kraftstoffverbrauchs bei gleichzeitig hoher Alltagstauglichkeit, da sich Reichweitenprobleme rein batterieelektrischer Antriebe reduzieren lassen.
Insgesamt liefert die Arbeit Erkenntnisse für die weitere Optimierung hybridisierter Antriebe. Sie verdeutlicht das Potenzial, das CNG in Kombination mit modernen Hybridkonzepten zur Senkung von Emissionen und Steigerung der Antriebseffizienz bietet, und liefert zugleich eine fundierte Grundlage für weiterführende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten.
The lipase‐catalyzed oxidative functionalization of alkenes in Pickering emulsions (PE) offers a green and efficient alternative to conventional processes involving hazardous oxidants. Other investigated reaction media used for this alternative green pathway still suffer from enzyme deactivation and /or low specific reaction rate which limits their industrial adaptability. This study investigates the enzymatic synthesis of peroxyacetic acid, the first step in lipase‐catalyzed oxidative functionalization, in a continuous membrane reactor. The effects of aqueous phase composition, modified silica nanoparticles, and operational parameters on reaction performance were systematically studied. Optimal conditions were obtained at pH 7, 100 mM buffer, and 5 g Ldp−1 enzyme concentration. Surface‐modified silica nanoparticles improved PE stability and interfacial catalytic efficiency, while maintaining comparable catalytic productivity. Hydrogen peroxide outperformed urea hydrogen peroxide, yielding a maximum product yield of 83% at a concentration of 45 mM in the influent solution and a space‐time yield of 44.9 gPAL−1d−1 at 386 mM. At 386 mM, the specific reaction rate (17.5 mmol g−1 h−1) was over twice that of reported single organic‐phase systems. Despite the high peroxide concentrations, the enzyme displayed remarkable stability in PE due to the protective role of nanoparticles. This work provides critical insights into optimizing enzymatic oxidative functionalization in PE and their potential for sustainable industrial applications.
Practical application: This study provides a foundation for the development of sustainable and efficient continuous processes for oxidative biotransformations using Pickering emulsions (PE). By enabling the enzymatic production of peracids, the first step in lipase‐catalyzed oxidative functionalization, the process addresses key limitations of previously explored green reaction systems, such as enzyme deactivation and low specific activity. The PE system enhances emulsion stability and preserves enzyme activity under high oxidant concentrations, achieving high yields and space‐time productivity in a membrane‐based continuous reactor. Surface‐modified silica nanoparticles further improve interfacial catalytic efficiency as well as emulsion stability. This approach is well‐suited for selective and eco‐friendly oxidation in the synthesis of fine chemicals, active pharmaceutical ingredients, and specialty materials. Additionally, the robustness of the system allows stable operation under harsh conditions, supporting the efficient integration of the second, chemical epoxidation step. These findings contribute to the broader implementation of continuous green chemistry technologies in industrial biocatalysis.
Musculoskeletal pain, especially low-back pain, is highly prevalent and often challenging to manage due to its multifactorial nature. Effective diagnosis and therapy require clinicians to integrate biopsychosocial information within an evidence-based clinical reasoning framework. Large language models that “think” before responding, so-called reasoning models, show promise to support such complex decision-making, yet their validity and reliability in this setting remain unclear. In our work, we present a comprehensive human evaluation of reasoning models for clinical reasoning. Our results indicate that state-of-the art reasoning models demonstrate sufficient test–retest reliability and are competent or proficient in terms of their conceptual reasoning, completeness, correctness, relevance, and usefulness, with no statistically significant or clinically relevant differences between them. However, our qualitative analysis reveals weaknesses in logical coherence, patient-centeredness, empathy, and intuition, with most deviations from expert reasoning in the domain of intuition. Our findings underscore the importance of adopting a multidimensional framework for evaluating language model outputs and allow us to provide guidance for model selection and prompting strategies to enhance clinical reasoning performance.
Diese Arbeit innerhalb des Projekts PlaCon der GFaI verfolgt das Ziel, großflächige und/oder schwer zugängliche Gebiete mit Drohnen auf Anomalien zu untersuchen. Die Bilder sollen an Bodenstationen weitergeschickt werden, bei denen die Aufnahmen von einer künstlichen Intelligenz auf Anomalien und Defekte analysiert werden.
Das Trainieren von 3 verschiedenen Objekterkennungsmodellen auf Basis von Dachziegeldaten ist alleiniger Bestandteil dieser Arbeit. Derzeit befindet sich das Projekt in einer Machbarkeitsprüfung, wobei der Fokus auf Faster R-CNN, SSD und RetinaNet liegt. Es wurden diese drei Modelle gewählt, weil diese weit verbreitet, gut dokumentiert und in vielen Studien angewendet sind und eine Open-Source Implementierung mit PyTorch ermöglichen, was die Arbeit auch gut reproduzierbar macht.
Ziel ist es, eine fundierte Empfehlung für eine weiterführende Verwendung zu formulieren.
Das Projekt insgesamt bietet aufgrund der Skalierbarkeit bedeutenden wirtschaftlichen Mehrwert. Aufgrund eines besonders starken Vorkommens kleiner Bounding Boxen wurden die Modelle Faster R-CNN und RetinaNet mit Modifizierungen des Anchorgenerators angepasst, um kleinere Objekte besser zu erkennen. SSD wurde nicht in der grundlegenden Funktionsweise oder Architektur verändert.
Zwar wurde ebenfalls eine Modifizierung des Anchorgenerators untersucht, jedoch ohne Verbesserung der Leistung. Entgegen der Erwartungen führte dies zu einer Verschlechterung des Modells.
Es zeigt sich, dass SSD das schnellste Modell ist. Mit 17 verarbeiteten Bildern pro Sekunde auf der verwendeten Hardware, ist es mehr als viermal so schnell wie die anderen beiden. RetinaNet hingegen hat mit einem mAP von 63% eine herausstechende Leistung hinsichtlich der Precision und des Recalls erbracht. Faster R-CNN konnte in keiner untersuchten Kategorie überzeugen und ist daher eindeutig nicht ohne weitere Anpassungen zu empfehlen für weitere Verwendungen. Sollte eine besonders hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit nicht von elementarer Bedeutung sein, empfiehlt sich RetinaNet als überzeugendstes Objekterkennungsmodell im Rahmen dieser Arbeit Aufgrund der hohen Verwechslungsgefahr zwischen Objekten und dem Hintergrund können Unregelmäßigkeiten und Fehler beim Training und Validieren auftreten, weshalb die Betrachtung der Testbilder eine sehr bedeutende Position einnimmt (siehe S. 46).
Heutzutage sind Pfahlgründungen bei Bauprojekten mit schwierigen Untergrundverhältnissen ein weit verbreiteter Lösungsansatz im modernen Ingenieurwesen.
Sie erlauben es, nicht tragfähige Baugrundschichten zu überbrücken und die Lasten eines Bauwerks in tiefere, tragfähige Schichten abzuleiten. Hierbei kommen häufig Stahlbeton-Vollkreisprofile zum Einsatz. Bei der Bemessung dieser wird meist ein ideal zentrisch angeordneter Bewehrungskorb angenommen.
In der Praxis ist dies jedoch aufgrund der Verschiebung des Bewehrungskorbs im Bohrloch selten der Fall. Daher sollte im Rahmen dieser Arbeit durch die Entwicklung eines einfach einsetzbaren Bemessungstools ein Beitrag zur Verbesserung der Nachweisverfahren geleistet werden. Hierzu wurde zuerst unter Berücksichtigung der geltenden Bemessungsregeln ein Berechnungsalgorithmus für Stahlbeton-Vollkreisprofile mit zentrisch und exzentrisch angeordnetem Bewehrungskorb erarbeitet. Die Berechnungsgrundlagen wurden anschließend mithilfe von Microsoft Excel sowie Visual Basic umgesetzt.
Zur Verifizierung der Ergebnisse erfolgten zusätzlich Vergleichsrechnungen mit gängiger Statiksoftware. Als Ergebnis zeigte sich, dass die vom Bemessungstool ausgegebenen 𝑀-𝑁 -Interaktionskurven korrekte Werte für zentrisch und exzentrisch angeordnete Bewehrungskörbe liefern und somit Tragfähigkeitsanalysen für beliebig gewählte Vollkreis-Querschnittskonfiguration ermöglichen.
Die Auswertung dieser Interaktionsdiagramme ergab, dass die Verschiebung des Bewehrungskorbs einen nicht vernachlässigbaren Einfluss auf das Tragfähigkeitspotenzial eines für Pfahlgründungen verwendeten Vollkreisprofils hat.
The preservation of the degrading transport infrastructure is vital, as replacing it is impossible in view of limited budgets and environmental impacts. One component in overcoming this challenge is the evaluation of the reliability and the calculation of the remaining service life of existing structures. These structural reliability reassessments allow for the identification and utilization of load‐bearing capacity reserves. The consideration of actual structural characteristics and environmental conditions, various of which can be gathered by means of numerous measurement and inspection techniques, has the potential for more realistic computation results and therefore more economic decisions about the operation as well as maintenance activities. This article attempts to shed light on the potential of nondestructive testing (NDT) methods for updating the input variables in the ultimate limit states during a recalculation. The approach of the NDT‐supported reliability reassessment is demonstrated using a prestressed concrete bridge emphasizing the bending proof in transversal direction. As a result, the semi‐probabilistic, probabilistic and NDT‐based reassessment results are compared and the effects of NDT‐supported structural analysis on the calculated reliability are highlighted.
Tropische Sekundärwälder spielen eine entscheidende Rolle bei der Abschwächung der Auswirkungen steigender CO₂-Konzentrationen in der Atmosphäre. Die Geschwindigkeit der Walderholung nach Abholzungen wird maßgeblich durch die Verfügbarkeit von Nährstoffen, insbesondere Stickstoff, beeinflusst. Daher ist es unerlässlich, bei der Auswahl von Schutzgebieten die regional unterschiedlichen Auswirkungen der Stickstofflimitierung zu berücksichtigen.
In dieser Masterarbeit wurde das individuenbasierte, dynamische und globale Vegetationsmodell LPJmL-FIT um den Einfluss der Stickstofflimitierung erweitert.
Die Modellvalidierung erfolgte anhand der Parameter oberirdische Biomasse (AGB), biologische Stickstofffixierungsrate (BNF) sowie der Pflanzeneigenschaften spezifische Blattfläche (SLA), Holzdichte (WD) und Höhe. Die Validierung und die Untersuchung der Auswirkungen der Stickstofflimitierung auf das Pflanzenwachstum wurden an vier Standorten im Amazonasgebiet durchgeführt: Santarém und Manaus in Brasilien, sowie je einem Standort in Bolivien und Ecuador. Nach der Konfiguration und Parametrisierung des Modells wurden Walderholungsszenarien an diesen Standorten simuliert. Das individuenbasierte Modell ermöglicht es, den dynamischen Anteil von stickstofffixierenden Pflanzen unter verschiedenen Stickstoffstressbedingungen im Zeitverlauf abzubilden.
Die Ergebnisse zeigen, dass Stickstofflimitierung in den Tropen zwar generell eine untergeordnete Rolle spielt, jedoch sowohl während der initialen Waldetablierung als auch bei der Walderholung nach Abholzungen entscheidend ist. Zu Beginn des Waldwachstums erhöht sich der Anteil fixierender Pflanzen signifikant und geht mit abnehmendem Stickstoffstress im Laufe der Zeit wieder zurück.
Als Ausblick für mögliche zukünftige Anwendung des erweiterten Modells wurde ein großflächiges Walderholungsszenario in Brasilien simuliert.
Diese Modellierung der Walderholung nach großflächigen Abholzungen verdeutlicht, dass die Erholungsraten der AGB eng mit den BNF-Raten verknüpft sind. Um das erweiterte Modell großräumig anwenden zu können, sind jedoch weitere Anpassungen erforderlich, insbesondere für andere Baumarten und Ökosystemtypen, die nicht im tropischen Regenwald vorkommen.
Insgesamt liefert das um die Stickstofflimitierung erweiterte Modell realitätsnähere Simulationsergebnisse als die vorherige Version von LPJmL-FIT.
Besonders bei der Modellierung von Walderholungsszenarien und bei Prognosen zur Waldentwicklung unter steigenden CO₂-Konzentrationen könnte die Einbeziehung der Stickstofflimitierung von entscheidender Bedeutung sein.