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Im Betrieb von Förderbändern auftretende Phänomene sind das Bandwandern in Achsrichtung der Walzen und die Bandverformung in der Bandebene [1, S. 142]. Das Bandwandern ist bisher detailliert untersucht [2–4], während die Bandverformung Gegenstand weniger Veröffentlichungen ist. Deshalb wird in diesem Artikel eine Methode zur Berechnung der sich im dynamischen Betrieb einstellenden Verformung eines elastischen Förderbandes vorgestellt. Dazu wird ein Mehrkörpersimulations-Modell basierend auf der Lumped-Mass-Modellierung verwendet. Als Untersuchungsbeispiel dient ein Zwei-Walzensystem mit flexiblen und zylindrischen Walzen, sowie ein flexibles Förderband. Es zeigt sich, dass mit der Lumped-Mass-Modellierung eine dynamische Bandverformung, die von der gewählten Diskretisierung abhängt, berechnet werden kann. Aufgrund dieser Abhängigkeit ist es notwendig eine Konvergenzanalyse durchzuführen. Zusätzlich ist darauf zu achten, dass die künstliche Anregung aufgrund der Lumped-Mass-Modellierung nicht mit einer Eigenfrequenz des Modells zusammenfällt.
Der Einbau mineralischer, granularer Lasttransferschichten (LTS) zwischen einem Bau-werk und einer Tiefgründung z. B. aus pfahlartigen Traggliedern (PTG) beeinflusst erheb-lich die Lastaufteilung auf die PTG und den zumeist weichen Boden dazwischen. Eine genaue Kenntnis über die Lastaufteilung ist für die Bemessung der LTS und PTG, aber auch des darauf gegründeten Bauwerks erforderlich. Für die Quantifizierung der Lastauf-teilung wurden eine Vielzahl an Berechnungsansätzen entwickelt, welche zumeist auf Modell- oder Großversuchen basieren, aus deren Ergebnissen analytische Ansätze entwi-ckelt wurden. Zunächst werden ausgewählte Berechnungsansätze zur Lastaufteilung vor-gestellt, dann mit Hilfe von Finite-Element-Berechnungen der Einfluss verschiedener Parameter auf die Lastaufteilung veranschaulicht und diskutiert. Für geringe Dicken der LTS ergibt sich dabei eine hohe Übereinstimmung der FE-Berechnungen mit einem Durchstanzmechanismus. Ab einer bestimmten Dicke der LTS, abhängig von ver-schiedensten Randbedingungen, bildet sich in den FE-Berechnungen ein Gewölbe aus. Das Einstanzen der PTG in die LTS kann dann durch einen Grundbruchmechanismus beschrieben und als obere Begrenzung der Lastumlagerung auf die PTG angesehen wer-den. Anhand zahlreicher Vergleichsberechnungen konnte gezeigt werden, dass die beiden Mechanismen Durchstanzen und Grundbruch in sehr vielen Fällen ausreichen, um die Lastaufteilung auch ohne FE-Berechnungen abzuschätzen.
Bei der Untersuchung und Optimierung der Getriebedynamik, im Sinne der Akustik und Lastverteilung, wird oftmals der Drehwegfehler als Bewertungskriterium herangezogen. Zahlreiche Forschungsvorhaben haben sich in diesem Zusammenhang intensiv mit dem Drehwegfehler als parametererregte Schwingungsanregung auseinandergesetzt, um diesen im Hinblick auf das Systemverhalten zu optimieren. Dabei bleibt der Zahnfußbereich, welcher außerhalb der Evolvente liegt, und dessen Einfluss auf den Drehwegfehler oftmals unberücksichtigt.
Dieser Artikel untersucht daher den Einfluss des Zahnfußbereiches auf den statischen Drehwegfehler, indem relevante Größen wie das spezifische Kopfspiel und der Fußrundungsradius an einer typischen und real eingesetzten Stirnradverzahnung variiert werden.
Ferner wird betrachtet, inwiefern der Drehwegfehler durch unterschiedliche Geometriedefinitionen (Fertigungssimulation, Zahngeometrie mit vereinfachter sowie stark vereinfachter Modellierung des Zahnfußbereichs) beeinflusst wird. Die Autoren nutzen hierfür zwei FE-Ansätze (adaptives und nicht-adaptives Netz) und bewerten diese hinsichtlich ihrer Gültigkeit, Modellgüte und Praktikabilität.
Die Ergebnisse der Untersuchungen werden hinsichtlich einer minimal erforderlichen Geometrie des Zahnfußbereiches interpretiert. Für den Praxistransfer wird einerseits der maximale Fehler bei Nichtberücksichtigung des gesamten Zahnfußbereichs beziffert.
Andererseits wird eine Empfehlung zur Anpassung einer vereinfachten Geometrie, an eine Geometrie, ähnlich der aus einer Fertigungssimulation, gegeben. Weiterhin wird der Artikel diskutieren, ob man ein vereinfachtes Zahnmodell zur Berechnung der Getriebedynamik nutzen kann, wenn der Fertigungsprozess noch nicht definiert ist.
Es gibt eine Vielzahl von „Wie-erstelle-ich-ein Finite-Element-Programm?“-Lehrbüchern, aber nur recht wenige Veröffentlichungen zur Frage „Wie wende ich ein Finite-Element-Programm an?“. Dieses Buch legt den Schwerpunkt auf die zweite Fragestellung. Es basiert auf den Vorlesungen zur Anwendung der Finite-Element-Methode, die der Autor seit 1998 an der OTH Regensburg hält. Deren Inhalte kommen aus seiner Tätigkeit als Prüfingenieur für Baustatik in einem großen Münchener Ingenieurbüro. Behandelt werden sowohl Fragestellungen, mit denen sich jeder Ingenieur konfrontiert sieht, wenn er Berechnungen mit einem Finite-Element-Programm erstellen will, als auch Problempunkte, die im Büro des Autors im Zuge einer Projektbearbeitung auftraten und auf den ersten Blick gar nicht so klar waren. Der 2.Teil des zweibändigen Werkes befasst sich mit Themen aus der nichtlinearen Statik.
Generative deep learning approaches for the design of dental restorations: A narrative review
(2024)
Objectives:
This study aims to explore and discuss recent advancements in tooth reconstruction utilizing deep learning (DL) techniques. A review on new DL methodologies in partial and full tooth reconstruction is conducted.
Data/Sources:
PubMed, Google Scholar, and IEEE Xplore databases were searched for articles from 2003 to 2023.
Study selection:
The review includes 9 articles published from 2018 to 2023. The selected articles showcase novel DL approaches for tooth reconstruction, while those concentrating solely on the application or review of DL methods are excluded. The review shows that data is acquired via intraoral scans or laboratory scans of dental plaster models. Common data representations are depth maps, point clouds, and voxelized point clouds. Reconstructions focus on single teeth, using data from adjacent teeth or the entire jaw. Some articles include antagonist teeth data and features like occlusal grooves and gap distance. Primary network architectures include Generative Adversarial Networks (GANs) and Transformers. Compared to conventional digital methods, DL-based tooth reconstruction reports error rates approximately two times lower.
Conclusions:
Generative DL models analyze dental datasets to reconstruct missing teeth by extracting insights into patterns and structures. Through specialized application, these models reconstruct morphologically and functionally sound dental structures, leveraging information from the existing teeth. The reported advancements facilitate the feasibility of DL-based dental crown reconstruction. Beyond GANs and Transformers with point clouds or voxels, recent studies indicate promising outcomes with diffusion-based architectures and innovative data representations like wavelets for 3D shape completion and inference problems.
Clinical significance:
Generative network architectures employed in the analysis and reconstruction of dental structures demonstrate notable proficiency. The enhanced accuracy and efficiency of DL-based frameworks hold the potential to enhance clinical outcomes and increase patient satisfaction. The reduced reconstruction times and diminished requirement for manual intervention may lead to cost savings and improved accessibility of dental services.
The present paper takes a novel approach to production of fibre-reinforced thermoplastic tubes. The method begins with the raw materials, reinforcing fibre and thermoplastic granulate which are processed to tapes through a newly developed direct impregnation process. It is followed by consolidation of fibre-reinforced thermoplastic tubes using infrared (IR) emitters in the filament winding process. This process employs various angles and utilizes a rotatable consolidation axis. The winding process operates at a constant speed, addressing the challenge of bending the fibre-reinforced tapes in the angle reversal areas near the tube ends. Experiments have confirmed that the process can run at speeds reaching approximately 470 mm/min. The design of the impregnation line takes into account the properties of the thermoplastic and the roving, allowing for a speed of up to 1 m/s.
Background:
With the prevalence of burnout among surgeons posing a significant threat to healthcare outcomes, the mental toughness of medical professionals has come to the fore. Mental toughness is pivotal for surgical performance and patient safety, yet research into its dynamics within a global and multi-specialty context remains scarce. This study aims to elucidate the factors contributing to mental toughness among surgeons and to understand how it correlates with surgical outcomes and personal well-being.
Methods:
Utilizing a cross-sectional design, this study surveyed 104 surgeons from English and German-speaking countries using the Mental Toughness Questionnaire (MTQ-18) along with additional queries about their surgical practice and general life satisfaction. Descriptive and inferential statistical analyses were applied to investigate the variations in mental toughness across different surgical domains and its correlation with professional and personal factors.
Results:
The study found a statistically significant higher level of mental toughness in micro-surgeons compared to macro-surgeons and a positive correlation between mental toughness and surgeons' intent to continue their careers. A strong association was also observed between general life satisfaction and mental toughness. No significant correlations were found between the application of psychological skills and mental toughness.
Conclusion:
Mental toughness varies significantly among surgeons from different specialties and is influenced by professional dedication and personal life satisfaction. These findings suggest the need for targeted interventions to foster mental toughness in the surgical community, potentially enhancing surgical performance and reducing burnout. Future research should continue to explore these correlations, with an emphasis on longitudinal data and the development of resilience-building programs.
Digital Twins (DT) implementation in the Built Environment (BE) industry is still in its early stages. Aiming to increase the knowledge about DT, this study analyzes how DT can be understood in the BE sector and investigates its different potential benefits and expected challenges. To do so, the Systematic Literature Review (SLR) approach was employed. Using 228 publications, the current study presents a proposed definition and structure for DT systems. The proposed structure is based on four main layers: physical, digital, application, and user layers. The study also classified the applications of DT into six groups: sustainability and environmental, facility management, safety, health, and risk management, structural performance, construction management, and architectural and urban-related applications. The challenges of DT implementation were also grouped based on industry-related, social and organizational, economic, technological, and political and legal challenges. Based on the results, future research directions and practical recommendations were presented to support the successful deployment of the technology.
Künstliche Intelligenz (KI) stellt eine Schlüsseltechnologie des gesellschaftlichen Wandels im 21. Jahrhundert dar. Mittlerweile werden zahlreiche technologische Anwendungen genutzt, die auf maschinellem Lernen und den damit verbundenen Möglichkeiten der Datensamm¬lung, -nutzung und -verwertung aufbauen. Indem KI große Datenmengen beherrschbar und verborgene Muster und Zusammenhänge sichtbar macht, wird vieles schneller, einfacher und effizienter – sei es im Alltag, in der Arbeit oder in Organisationen. Offen bleibt jedoch nach wie vor die Frage, welche tiefgreifenden und teilweise latenten Folgen für den Menschen als soziales Wesen und das gesellschaftliche Zusammenleben mit dem Einsatz und der Entwick¬lung von KI verbunden sind. Wie wandelt sich das Verhältnis von Mensch und Technik durch KI und wie ist dieser Wandel zu bewerten? Welche Chancen, aber auch Risiken eröffnen sich durch den Einsatz und die Entwicklung von KI für Mensch und Gesellschaft? Welchen Grenzen unterliegt der Wandel und welche Gestaltungsmöglichkeiten bieten sich? Und nicht zuletzt: Was und wer bestimmt die Entwicklungspfade, die KI nimmt – mit welchen Folgen und für wen?
Um den zunehmenden Anforderungen an die Beherrschung digitaler Techniken und an die Fähigkeit zur interdisziplinären Zusammenarbeit an Studierende aller Fachrichtungen zu begegnen wurde das interdisziplinäre Lehrformat Digitalisierungskollegs für Studierende entwickelt. Das in vielen Fachbereichen ausbaufähige Angebot von Digitalthemen in der Hoch- schullehre wird hiermit dauerhaft erweitert. Ein Digitalisierungskolleg besteht aus einer Vorlesungs- reihe mit angrenzendem Seminar, in denen Studierende interdisziplinäre Lösungen für Fragen der digitalen Transformation entwickeln. Geleitet werden sie von etablierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, aktiv betreut und ausgestaltet von ein bis zwei Coaches. Kernelement sowohl des Kollegs als auch der einzelnen Projekte ist die Interdisziplinarität. Eine*r der beteiligten Projekt- leiter*innen hat einen direkten Bezug zur Technik und kommt aus der Informatik, der Wirtschafts- informatik, der Elektrotechnik oder vergleichbaren Disziplinen. Zielgruppe der Projekte sind Studierende verschiedener Disziplinen im Masterstudium oder in den letzten Semestern eines Bachelorstudiums. Durch die Teilnahme erwerben auch Studierende aus digitalisierungsfernen Fächern frühzeitig umfangreiche IT-Kenntnisse. Als Begleiteffekt der umfangreichen Vernetzung zwischen den Digitalisierungskollegs (Studierende, Coaches und Projektleitende) entsteht bereits zu Beginn einer wissenschaftlichen Karriere eine große digitale Community. Alle Teilnehmenden lernen frühzeitig die interdisziplinäre Zusammenarbeit und verbessern erheblich ihre Karriere- chancen innerhalb und außerhalb der Wissenschaft.