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Modeling the evolution of bone density is relevant for understanding, simulation and possible prediction of bone response to external and internal influences. In this work we present a formulation for the bone density evolution process that takes into account not only the commonly considered mechanical stimulus, but, as novelty, also the influence of the availability of nutrients and hormones, with its implementation pursued within the finite element method. A simple uni-axial extension test is used to illustrate and compare our novel model against the classical approach. The results of the proposed modified model are promising for application to real-life problems.
A number of previous studies have investigated the possibilities of modelling the change in density of bones. Remodeling can be formulated at the constitutive or the kinematic level. In this work we introduce a formulation for the density growth process which takes not only the mechanical stimulus into account but also the influence of age on the evolution of growth. We demonstrate the implementation in the context of the finite element method. This novel approach is illustrated for a simple uniaxial extension test and is verified against previous numerical results. Moreover, two further physiologically motivated examples are performed. The results of the proposed modified model show excellent agreement with comparable results from literature and are promising for the application to real-life problems.
BikeVR
(2020)
While becoming more and more aware of the ongoing climate change, eco-friendly means of transport for all citizens are moving further into focus. In order to be able to implement specific measures, it is necessary to better understand and emphasize sustainable transportation like walking and cycling through focused research. When developing novel traffic concepts and urban spaces for non-motorized traffic participants like bicycles and pedestrians, traffic and urban planning must be focused on their needs. To provide rare qualitative factors (such as stress, the perception of time and attractiveness of the environment) in this context, we present an audiovisual VR bicycle simulator which allows the user to cycle through a virtual urban environment by physically pedaling and also steering. Virtual Reality (VR) is a suitable tool in this context, as study participants find identical and almost freely definable (virtual) urban spaces with adjustable traffic scenarios. Our preliminary prototype proved to be promising and will be further optimized and evaluated.
Autonome mobile Roboter sind ein wesentlicher Bestandteil des Zukunftsprojekts Industrie4.0. Sie ermöglichen die ganzheitliche Automatisierung und Digitalisierung von Lieferketten, finden aber auch zunehmend im Bereich der Produktion ihre Einsatzgebiete. Ein konkreter Anwendungsfall, die Optimierung der Materialzuführung an Bestücklinien, wird im Rahmen dieser Masterarbeit behandelt. Im Wesentlichen geht es dabei um eine intelligente Just-in-Time-Anlieferung der benötigten SMD-Bauteilrollen mittels mobiler Roboter am Point-of-Use.
Dazu wird ein detailliertes Konzept namens „Auto Supply Tower“ erarbeitet, zwei Roboter-Prototypen aufgebaut und eine zentrale Managementsoftware entwickelt. Mithilfe eines erfolgreich durchgeführten Proof-of-Concepts kann sowohl die technische Machbarkeit, als auch die wirtschaftliche Rentabilität nachgewiesen werden. Die Robotik-Anwendung wird dabei auch den hohen Ansprüchen der Automobilelektronik-Industrie gerecht. Dies betrifft sowohl die Sicherheits- und ESD-Technik, als auch die Prozessstabilität der Anwendung. Insgesamt steckt in der intelligenten Automatisierung der Materialzuführung großes Optimierungspotential, wodurch unnötige manuelle Tätigkeiten vermieden und beachtliche Personalkosten eingespart werden können.
Entwicklungspsychologie
(2020)
Das Ziel der Bachelorarbeit ist die Konzeption einer Email Service Web Applikation. Das Kern Feature ist die Visualisierung der Emails in einer Tagcloud Struktur. Dazu wird Google’s Gmail API verwendet. Ein Node.js Server ist für das aufbereiten der Daten zuständig. Als dritter Akteur wird ein React Frontend verwendet um die aufbereiteten Daten weiter zu benutzen. Zur Datendarstellung wird die d3.js Library verwendet. Diese Technologien bilden das Grundgerüst der Applikation. Ziel ist es mit der neuen Visualisierung der Emails eine neue Perspektive der Email Inbox zu erhalten und Interaktion mit Datenabbildung zu verbinden.
Die Performance der Kontaktverfolgung, Isolation und Quarantäne bleibt deutlich hinter den Möglichkeiten zurück und trägt zu wenig zur Reduktion der Reproduktionszahlen bei. In Kombination mit einer nachlassenden Mitwirkung der Bevölkerung könnte bald ein Punkt erreicht sein, an dem wir nur noch auf die Impfung warten können. Wir müssen schnellstmöglich auf ein Niveau der Neuinfektionen zurückzukehren, auf dem die Gesundheitsämter einen Beitrag leisten können. Wir brauchen eine Stelle, die für durchgängig (!) pfeilschnelle (!) Abläufe im Gesamtprozess (Test-Zugang, schnellste Auswertung und Mitteilung von Testergebnissen, umgehende Isolierung, Kontaktverfolgung, Testung der Kontakte sowie wirksame Quarantäne.) verantwortlich zeichnet. Dabei sollten Kompetenzen zu Management, Organisation, zeitlichen Abläufen, 24/7-Betrieb, Drive-In-Testing, detektivischer Arbeit, IT-Einsatz und mathematisch basierter Optimierung des Gesamtprozesses im Vordergrund stehen.
Anders lehren und lernen
(2020)
Potential- und Speicheranalyse im Bereich regenerative Energien in Oberfranken (Abschlussbericht)
(2020)
Im Folgenden werden die Fragestellungen aufgeführt, welche sich aus dem Ablauf ergeben und welche im Laufe des Projekts geklärt werden sollen:
1) Wie viel Strom wird heute im Untersuchungsgebiet verbraucht (Zuhilfenahme der Bachelorarbeit von Fr. Katharina Will)?
2) Wie viele Windkraft-, Wasserkraft-, Bio-/ Klärgas-, Photovoltaik- und Speicheranlagen bestehen bereits heute und wie viel Strom wird dadurch erzeugt und speichertechnisch umgesetzt?
3) Welche Jahre von 1980 bis 2019 sind die wettertechnisch ungünstigsten für die Nutzung von Windkraft und Photovoltaik?
4) Wie viel Strom muss noch zusätzlich aus Sonnen- und Windkraft erzeugt werden, um den gegenwärtigen Strombedarf aus reinen regenerativen Quellen zu decken? Wie kann diese regenerative Energieversorgung, unter Berücksichtigung der geringsten Stromgestehungskosten und der wettertechnisch ungünstigsten Zeiträume, zu den bereits bestehenden Energiespeichern ausgelegt werden?
5) Wie ist der aktuelle Stand der Technik bzgl. Photovoltaik und wie hoch sind die Kosten für solche Anlagen?
Im Vortragsverlauf werden die Fragestellungen aufgeführt, welche im Laufe des Projekts geklärt wurden:
1) Wie viel Strom wird heute im Untersuchungsgebiet verbraucht (Zuhilfenahme der Bachelorarbeit von Fr. Katharina Will)?
2) Wie viele Windkraft-, Wasserkraft-, Bio-/ Klärgas-, Photovoltaik- und Speicheranlagen bestehen bereits heute und wie viel Strom wird dadurch erzeugt und speichertechnisch umgesetzt?
3) Welche Jahre von 1980 bis 2019 sind die wettertechnisch ungünstigsten für die Nutzung von Windkraft und Photovoltaik?
4) Wie viel Strom muss noch zusätzlich aus Sonnen- und Windkraft erzeugt werden, um den gegenwärtigen Strombedarf aus reinen regenerativen Quellen zu decken? Wie kann diese regenerative Energieversorgung, unter Berücksichtigung der geringsten Stromgestehungskosten und der wettertechnisch ungünstigsten Zeiträume, zu den bereits bestehenden Energiespeichern ausgelegt werden?
5) Wie ist der aktuelle Stand der Technik bzgl. Photovoltaik und wie hoch sind die Kosten für solche Anlagen?
Analyse des besten Stromversorgungsmix des Untersuchungsgebietes um Ansbach durch reine regenerative Stromversorgung, anhand des ungünstigsten Wetterjahres der letzten 40 Jahre mit Vertiefung der aktuellen Technik der Wasserkraft in der gesamten Metropolregion Nürnberg wie auch der Kostenfaktoren für Laufwasserkraftwerke
Das Projekt wird im Rahmen des Seminars „Projekt Energietechnik“ des sechsten Semesters Maschinenbau an der Technischen Hochschule Nürnberg durchgeführt. Die Projektarbeit untersucht die Möglichkeiten einer autarken regenerativen Energieversorgung in einer mittelfränkischen Region. Hierbei wird einerseits das Energieerzeugungspotential der Energieträger Wind, Sonne, Biomasse und Laufwasser und andererseits der Verbrauch des Untersuchungsgebiets analysiert. Bei der Gegenüberstellung der Jahreswerte für die Energieerzeugung und des
Energieverbrauchs von 1980 bis 2019 fällt der volatile Verlauf der Zeitreihen auf. Um die Überschüsse in der Erzeugung besser ausnutzen zu können und gleichzeitig die Defizite decken zu können, werden mehrere Speichertechnologien verglichen. Mit Hilfe eines Excel-Tools von Herrn Prof. Dr. Popp werden Daten der letzten 40 Jahre analysiert und verrechnet. Dabei werden die Jahre mit extremen Energiedefiziten herausgefunden, in denen die größten Speicherleerungen stattfinden.
Daraus kann man schließen, dass die Untersuchungsregion Speicher-technologien für die Deckung der Energiedefizite vorhalten muss, um die benötigte Energiemenge für den Verbrauch bereitzustellen. Des Weiteren wird mit Hilfe des Programms ein optimaler Mix der Erneuerbaren Energieträger berechnet. Zudem lassen sich für deren Ausbau kostenminimale Lösungen errechnen. Im Folgenden lassen sich konkrete Werte für den zahlenmäßigen Ausbau der Anlagen geben.
Außerdem behandelt diese Projektarbeit die Speichertechnologie Power-to-Gas-toPower ausführlicher. Es sollen das Prinzip, die Funktions-weise, die Verfahren und die Kosten dargestellt werden. Die Behandlung der Vor- und Nachteile und die Entwicklung in der Zukunft werden abschließend betrachtet.
Das Projekt wird im Rahmen des Seminars „Projekt Energietechnik“ des sechsten Semesters Maschinenbau an der Technischen Hochschule Nürnberg durchgeführt. Die Projektarbeit untersucht die Möglichkeiten einer autarken regenerativen Energieversorgung in einer mittelfränkischen Region. Hierbei wird einerseits das Energieerzeugungspotential der Energieträger Wind, Sonne, Biomasse und Laufwasser und andererseits der Verbrauch des Untersuchungsgebiets analysiert. Bei der Gegenüberstellung der Jahreswerte für die Energieerzeugung und des
Energieverbrauchs von 1980 bis 2019 fällt der volatile Verlauf der Zeitreihen auf. Um die Überschüsse in der Erzeugung besser ausnutzen zu können und gleichzeitig die Defizite decken zu können, werden mehrere Speichertechnologien verglichen. Mit Hilfe eines Excel-Tools von Herrn Prof. Dr. Popp werden Daten der letzten 40 Jahre analysiert und verrechnet. Dabei werden die Jahre mit extremen Energiedefiziten herausgefunden, in denen die größten Speicherleerungen stattfinden.
Daraus kann man schließen, dass die Untersuchungsregion Speicher-technologien für die Deckung der Energiedefizite vorhalten muss, um die benötigte Energiemenge für den Verbrauch bereitzustellen. Des Weiteren wird mit Hilfe des Programms ein optimaler Mix der Erneuerbaren Energieträger berechnet. Zudem lassen sich für deren Ausbau kostenminimale Lösungen errechnen. Im Folgenden lassen sich konkrete Werte für den zahlenmäßigen Ausbau der Anlagen geben.
Außerdem behandelt diese Projektarbeit die Speichertechnologie Power-to-Gas-toPower ausführlicher. Es sollen das Prinzip, die Funktions-weise, die Verfahren und die Kosten dargestellt werden. Die Behandlung der Vor- und Nachteile und die Entwicklung in der Zukunft werden abschließend betrachtet.
Die NASA stellt mit ihrer Reanalyse-Datenbank MERRA-2 weltweit aufgezeichnete Klimadaten wie Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeiten etc. zur Verfügung. Die Daten sind jeweils einem Rastergebiet zugeordnet, welche durch ein weltumspannendes Raster mit einer Auflösung von ca. 0,5° x 0,625° Breitengrad x Längengrad ent-steht. Es liegen aktuell Messdaten aus den Jahren 1980 bis 2019 vor (NASA, 2017, S. 1-3). In dieser Ausarbeitung werden diese Rohdaten aufbereitet, analysiert und hinsichtlich ihrer Aussagekraft für eine zukünftige Nutzung der vorhandenen regenerativen Energieformen zur Umwandlung in Nutzenergie interpretiert. Es wird erörtert, welche regenerativen Energieträger vor allem auch in Verbindung mit Speichertechnologien zur rein regenerativen Deckung des Energiebedarfs geeignet sind. Im Vergleich mit dem aktuellen Bestand an regenerativen Energieanlagen und unter der Annahme von gleichbleibender Einspeiseleistung aus Biomasse- und Laufwasseranlagen wird eine Empfehlung für einen optimalen Energiemix gegeben. Die Analyse bezieht sich auf ein Teilgebiet im Süden der Europäischen Metropolregion Nürnberg. Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist die Recherche zum aktuellen Technologiestand und den Kosten von geotechnischen Speichersystemen.
E-Learning an Hochschulen
(2020)
Zwei Jahrzehnte E-Learning haben die Hochschulen der viel zitierten und oft beschworenen "Bildungsrevolution" nicht entscheidend nahegebracht. Der Arbeitsbericht bietet vor dem Hintergrund dieser Erkenntnis zunächst einen historischen Abriss der Entwicklung des Themas sowie eine ordnende Bestandsaufnahme heute etablierter, wenn auch nach wie vor nicht in der Fläche verfügbarer Konzepte und Realisierungsansätze. Sodann werden die Potenziale des E-Learnings im Kontext der Hochschullehre beleuchtet, wobei neben bekannten Formaten insbesondere denkbare Entwicklungslinien diskutiert werden, in denen innovative Bausteine vordergründig lernfremder Handlungsfelder der Digitalisierung das E-Learning befruchten und zukunftsorientierte Szenarien prägen könnten. Abschließend setzt sich der Bericht mit den zentralen Problemen auseinander, die einen nachhaltigen Durchbruch des Themas E-Learning an Hochschulen bis dato verhindert haben und nach wie vor hemmen. Zusammenfassung und Ausblick erfolgen in Form von zwölf Thesen.
Künstliche Intelligenz (KI) wird oft als Basisinnovation diskutiert, die Wirtschaft und Gesellschaft radikal verändern wird. Konsequenterweise werden sich auch Berufsbilder und Tätigkeits-beschreibungen transformieren, was auch auf Unternehmenskommunikation zutreffen wird. Allerdings: Technologieentwicklung und Digitalisierung haben seit Jahren auch vor der Einführung von KI die Aufgaben von Unternehmenskommunikation verändert. Kommunikation wird mobiler und kurzzyklischer (Staab 2019), was sowohl mit der fragmentalen Differenzierung und Netzwerkstrukturen (Passoth/Rammert 2016) als auch mit intensiviertem Wettbewerb durch die Globalisierung zu tun hat (Eckert 2016). Aus Sicht der Informationsökonomie (Stiglitz 2017) verschärft dies die strukturelle, asymmetrische Informationsverteilung unter Markakteuren. Information wird zu einem un‐knappen Gut (vgl. Staab 2019), Marken werden zu Sendern und auch Rezipienten verändern ihre Rezeptionsgewohnheiten. Diese Entwicklungen stellen die interne und externe Unternehmens-kommunikation vor neue Aufgaben und Herausforderungen. Vor diesem Hintergrund erscheint KI als Werkzeug zur Lösung dieses Problems. Es fehlt derzeit ein Bewusstsein, welche Herausforderung die digitale Transformation für die Unternehmens-kommunikation darstellt und konsequenterweise fehlen auch die Vorstellungen davon, wie KI helfen kann, diese zu bewältigen, was auch die explorativen Erhebung „KI in der Unternehmenskommunikation“ der Technischen Hochschule Nürnberg illustriert. Der Beitrag verfolgt das Ziel, die Veränderung im Unternehmensumfeld aufzuzeigen, daraus Anforderungen an Unternehmens-kommunikation abzuleiten und Einsatzmöglichkeiten von KI‐Lösungen zu bewerten. Dazu werden Ansätze aus (Technik‐)Soziologie, Informationsökonomie und Betriebswirtschaft sowie Kommunikationswissenschaft genutzt.