Refine
Year of publication
Document Type
- Conference Proceeding (575) (remove)
Is part of the Bibliography
- no (575)
Keywords
- Schallmesstechnik (53)
- FVK (49)
- Holzbau (40)
- Speech Recognition (14)
- Spritzguss (11)
- Fluorescence lifetime imaging (9)
- Kunststoff (9)
- Fluorescence (8)
- Phase shift (8)
- Photovoltaik (8)
Institute
- Fakultät für Ingenieurwissenschaften (139)
- Fakultät für Angewandte Natur- und Geisteswissenschaften (125)
- Fakultät für Informatik (90)
- Fakultät für Holztechnik und Bau (44)
- Zentrum für Forschung, Entwicklung und Transfer (26)
- Fakultät für Angewandte Gesundheits- und Sozialwissenschaften (14)
- Fakultät für Chemische Technologie und Wirtschaft (8)
- Forschung und Entwicklung (6)
- Fakultät für Wirtschaftsingenieurwesen (5)
- Fakultät für Betriebswirtschaft (3)
The variation of the contact impedance of adhesive conductive EMI shielding tapes under high temperature storage (HTS) of 110degC is investigated. The adhesive tapes under test are implemented as signal return paths in microstrip lines. Changes in the ground plane impedance by adhesive deterioration are analyzed by S-parameter measurements from 1MHz to 3GHz. A circuit model for contact impedance degradation is proposed and applied in simulation of board level shielding. Contact resistance and contact capacitance are found to increase significantly after 2400h, causing a declined magnetic field shielding effectiveness by 30 dB below 500 MHz.
A reinforcement of concrete structures is needed because of the low tensile strength of concrete. Corrosion of the usually used steel reinforcments cause issues during time. Therfore, alternative reinforcements produced from non-corosive materials - like polymer fibers - become more interesting. A polymer fiber has to reach high mechanical properties and a good bonding ability to concrete. Both properties can be influenced by the selection of polymer and the used production process. Two polymers, polypropylene and aliphatic polyketone are tested within this study. First mono-material fibers of each material are produced and tested, later the materials are combined in a core-shell fiber. All fibers are produced by standard extrusion or coextrusion and a later drawing process. The mechanical properties are determined by tensile tests. The calculation of interfacial shear strength from single fiber pull-out tests allows an evaluation of the bonding ability. Additionally, fiber surface before and after pull-out is examined using reflected light microscopy. Contact angle measurements are done to evaluate possible influences of the surface energy and polarity. Density measurements are used to compare weight potential of the different mono-material and core-shell fibers. The results show good mechanical properties for all fiber materials. The interfacial shear strength is ≈ 2-3 times higher for fibers with polyketone compared to the ones with polypropylene at the fibers surface, which can be explained by higher surface energy and polarity of the polyketone compared to polypropylene and different surface deformation during pull-out. Lower densities are reached by fibers containing polypropylene.
A mechanically tunable planar single-turn inductor in air is proposed. The bistable flexible deflection of axially compressed wire segments is used for variation of the loop area of regular polygonal loop inductors. We present analytical expressions for the loop inductance and confirm the theoretical findings by magneto-quasi-static field simulation on exemplary polygonal circuits.
We present inductive power transfer (IPT) with a half-bridge converter based on differential relaxation self-oscillation. The oscillation dynamics of the converter automatically adapts to variation in the inductive coupling link and changes in the load, respectively. Design equations based on theoretical circuit analysis reveals a high power transfer efficiency (>90%) for alteration of coupling distance in the strong coupling regime. A prototype system employing GaN-HEMTs confirms the theoretically predicted characteristics of the proposed circuit.
Non-Rest to non-Rest Reference Slews for Agile Imaging Satellites With LQ-minimized Angular Momentum
(2023)
This paper shows a full parametrization non-rest to non-rest slew maneuvers using polynomials. A new modelling formulation is developed which on one hand satisfies exactly the given boundary conditions as well as the kinematic differential equation of the rotating body exactly. The idea is to determine one part of the unknown coefficients by the kinematical boundary conditions and to use the other part as free design parameters to shape the dynamic in between the boundary conditions. In addition, a least squares problem is formulated in order to minimize the angular momentum of the slew. This approach allows optimal slew maneuvers as well as low computational need such that an onboard usage is possible.
SMEs are increasingly forced to shift to more sustainable manufacturing. Industry 4.0 can support the transformation and foster innovation. But, SMEs need solutions with a low barrier to entry in terms of investment, IT knowledge and capacities. A framework based on value and material flow analysis, low investments and user-oriented IT skills is proposed. As an example, it is implemented in the furniture industry and shows a digital twin in terms of monitoring the energy and material flows. In addition, a product-specific allocation of energy consumption, energy peak shaving and other applications are possible.
Psychological safety, the feeling of being comfortable to express one’s ideas or opinions in teams, is a key determinant of successful global virtual teams. Even though there exists considerable knowledge about its antecedents, it is unknown how team-based (e.g., clarification of deliverables and deadlines) and technology-based (e.g., digital reminder nudges/ DRN) interventions foster psychological safety given cultural variations of team members. Based on a survey involving 148 participants, our data shows that both team-based interventions (TBI) and digital nudges foster psychological safety in global virtual teams. TBI are even more effective for high-context, indirect communicators than for low-context, direct communicators. However, digital nudges were equally effective across cultures for building psychological safety. These findings contribute to the literature on psychological safety as we show that not all antecedents hold equally across cultures and to the literature of digital nudges as we show the effectiveness of technology-based interventions in a team context.
Holz ist eine der wichtigsten erneuerbaren Ressourcen und kann recycelt werden, wobei derzeit nur unbehandeltes Holz in mehreren Lebenszyklen verwendet werden kann. Allerdings werden in Altholzsortieranlagen meist behandeltes und unbehandeltes Altholz gemischt angeliefert und es gibt keine automatische Klassifizierung zur sortenreinen Sortierung. Frühere Studien zeigen, dass behandelte und unbehandelte Holzproben mit Hilfe von bildgebender Fluoreszenzabklingzeit Mikroskopie unterschieden werden können. Um den Prozess der Klassifizierung von Altholz anhand von Fluoreszenzabklingzeitbildern zu automatisieren, werden zwei neuronale Netzwerke (NN) evaluiert. Das erste NN ist ein MLP (Multi Layer Perceptron), das das Altholz anhand von Erwartungswert und Standardabweichung eines Fluoreszenzabklingzeitbildes klassifiziert. Das zweite untersuchte NN ist ein CNN (Convolutional Neural Network), das das Holz direkt anhand der Fluoreszenzabklingzeitbilder klassifiziert. Beide Netzwerke sind in Python implementiert, um die spätere Verwendung in einem automatischen Klassifizierungs- und Sortierprozess zu erleichtern. Die Evaluation der NN zeigt vielversprechende Ergebnisse zur automatisierten Klassifikation von Altholz.
One major problem of a continuous process like plastic extrusion is their incapability to deal with non-local gas pressure. This is an inherent problem because a continuous process has an open end in the feeding port where pressure can escape. In this study a novel feeding system was developed to enable granulate feeding into gas pressurized processes inside a single- or twin-screw extruder. With this apparatus gas pressure can be applied inside the extrusion process. The apparatus separates the pressurized extruder from the dosing equipment that feeds the extruder. It keeps the pressure inside the system while continuously feeding new material into the process. A small-scale prototype was designed for proof-of concept. The small size of the prototype was able to handle small amounts of granulates of around 100 - 200 g/h. An applied gas pressure of 8 bar was achieved. In future optimizations, throughput can be increased and maximum applied gas pressure towards 15-20 bar.
The pandemic has highlighted the fact that healthcare systems around the world are under pressure. Demographic change is leading to an increasing shortage of care workers in most countries, and the demographic challenge is only just beginning in most societies. While robots are widely used in industry, robotic support in healthcare is still limited to very specialised robots in the operating theatre. The question of what type of deployment is likely to be successful in a healthcare scenario is not only a technological or economical question, but also one of technology acceptance.
In this paper we analyse the acceptance of robots in elderly care from the perspective of patients, patient families, and geriatric care professionals. To understand the various positions and to identify the suitability of existing acceptance models, we applied stakeholder mapping to conduct qualitative interviews with 14 people with different knowledge backgrounds and levels of involvement in care situations, based on 9 videos showing different robots and application scenarios.
The results confirmed that existing technology acceptance models need to be extended by factors such as robot appear-ance. We found that the background knowledge of the respondents influences the results of the questions about e.g. safety concerns. In addition, we found that the contribution to patients' self-determination and independence is an im-portant factor that is not included in existing technology acceptance models. Finally, the discovery of a significant dis-crepancy between the self-perception and the external perception of the different stakeholders regarding the acceptance of a service robot can be explained by the stakeholder positions involved caring for the benefit of a specific patient.
These findings encourage further research, especially with the underlying assumption that technology acceptance in healthcare is not just a patient issue, but a stakeholder issue. Stake holder mapping is a valid tool to analyze the inter-dependences for acceptance of robots. Therefore, we suggest using a tool such as stakeholder mapping to further ana-lyze these issues.
Moderne Prozesstechnologien als strategisches Element in der Transformation hin zur Bioökonomie
(2023)
Effiziente Prozesse, die die Dekarbonisierung und Defossilisierung vorantreiben, bilden die zentralen Herausforderungen auf dem Weg zur Transformation unserer Lebens- und Wirtschaftsweise. Das komplementäre Wirken beider Ansätze ist entscheidend für die Reduktion negativer Umweltwirkungen, Ressourcen- und Energieverbräuche. Daher ist eine integrative Betrachtung der verfahrenstechnischen Optimierung aus der Perspektive der Bioökonomie und der Kreislaufwirtschaft unerlässlich.
Eine bioökonomische, kreislauforientierte Wirtschaftsweise beinhaltet die Abkehr von der Nutzung fossiler hin zur nachhaltigen Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Das beinhaltet zugleich eine Transformation hin zur effizienten Verwendung von Primär- und Sekundärmaterialien. Ressourcenschonende Produktprogramme, der Einsatz nachwachsender und kreislauffähiger Materialien sind unabdingbar. Moderne Prozesstechnologien spielen dabei eine entscheidende Rolle. Die stetige Reduktion negativer Umweltwirkungen, des Energieeintrags sowie des Ressourcenverbrauchs erfordert ein konsequentes Monitoring der Prozessparameter in der Produktion. Dies ist die Basis für eine intelligente Beeinflussung der Produktionsparameter. Ziel ist es, mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) Prozesse unter Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen (Constraints) technisch und technologisch zu optimieren (Constraint-Statisfaction-Problem).
Durch die voranschreitende Digitalisierung in allen Bereichen der industriellen Produktion und den Einsatz moderner KI-Verfahren – auch im Bereich der Holzbe- und -verarbeitung - wird es möglich, verbesserungswürdige Prozessschritte zu identifizieren, an den Prozessen selbst intelligent zu lernen und schließlich produktspezifisch optimierte Prozesskenn- und Prozessregelgrößen zu generieren und bereitzustellen. Maßnahmen zur Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz müssen dabei im Vordergrund stehen.
Biogene Rohstoffe sind zwar erneuerbar, aber in ihrer Verfügbarkeit, z. B. durch Wachstumsraten und Anbauflächen, begrenzt. Neue Prozesstechnologien bilden wesentliche Grundlagen, um erhebliche Potenziale zur effizienten Ressourcennutzung, zur gezielten Beeinflussung unvermeidbarer Umweltwirkungen und zur Kreislauffähigkeit biobasierter Produkte zu schließen. Der Vortrag gibt einen Überblick, inwieweit die Belange der Bioökonomie und Kreislaufwirtschaft in den aktuellen Prozesstechnologien der Holzindustrie bereits umgesetzt sind. Darauf aufbauend werden die notwendigen Schritte zur Entwicklung angepasster Prozesstechnologien als strategische Elemente der notwendigen Transformation hin zu einer bioökonomischen Wirtschaftsweise im Bereich der Holzindustrie abgeleitet.
Die holzbasierte Bioökonomie ist eine wichtige Säule der Bioökonomie, die sich mit der nachhaltigen Nutzung biologischer Ressourcen befasst. Holz ist auf das Volumen bezogen die wichtigste biobasierte Ressource, die eine vielfältige Verwendung hat. Die Themen, mit denen sich Forschungen zur holzbasierten Bioökonomie beschäftigen sind vielfältig und erfuhren über die letzten Jahre hinweg eine deutliche Veränderung. Ausgehend von der Betrachtung der Nutzung nachwachsender Rohstoffe zur Erzeugung von Bioenergie wurden in den darauffolgenden Jahren, die Themen vielfältiger. So gewannen zwischen 2013 mehr Themen wie Politik, Modellierung, Nanocelluose, Bioökonomie, Lignin, Cellulose, Bioraffinerie, Hemicellulose neben Bioenergie an Bedeutung.
Die Forschung in der holzbasierten Bioökonomie ist eine Notwendigkeit, um eine nachhaltige Rohstoffproduktion sicherzustellen, langfristig nutzbare Verfahren und Produkte zu entwickeln und damit die Transformation hin zu einer biobasierten Lebens- und Wirtschaftsweise zu beschleunigen. Forschung kann dazu beitragen, neue Technologien, Verfahren und Produkte zu entwickeln. Die Forschung in der holzbasierten Bioökonomie ist auch aus wirtschaftlicher Sicht von Bedeutung, da sie die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen in der Forst- und Holzwirtschaft stärkt und neue Geschäftsmöglichkeiten eröffnet. Ebenso ist die Forschung zur erfolgreichen Umsetzung der holzbasierten Bioökonomie notwendig, um neues Wissen und Erkenntnisse zu erlangen. Dies gilt besonders für die Einbindung verschiedener Stakeholder und damit die Akzeptanz der holzbasierten Bioökonomie in unserer Gesellschaft zu erhöhen.
Alle unterschiedlichen Bereiche, Akteure und Produkte innerhalb der Wertschöpfungskette Forst und Holz sind in der holzbasierten Bioökonomie von großer Bedeutung. Sie sind eng miteinander verflochten und können sich gegenseitig beeinflussen und ergänzen. Die Forschung der holzbasierten Bioökonomie muss daher international und interdisziplinär sein sowie sich aus verschiedenen wissenschaftlichen und technischen Disziplinen zusammensetzen. Grundlegend dabei ist, Wertschöpfungsketten ganzheitlich im Kreislauf zu denken und dabei alle drei Dimensionen der Nachhaltigkeit (Ökonomie, Ökologie, Soziologie) gleichwertig und integrativ in der Gestaltung zu beachten. Insgesamt hat die Forschung in der holzbasierten Bioökonomie das Potenzial, die Forst- und Holzwirtschaft nachhaltiger
und produktiver zu gestalten, indem biobasierte Alternativen zu fossilen Rohstoffen entwickelt werden. Sie trägt zu einer nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Nutzung von Holz als Ressource bei und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen.
Der weltweite Ressourcenverbrauch nimmt seit Jahren zu. Das Überschreiten der planetaren Grenzen hat gravierende Umweltauswirkungen zur Folge. Die Bioökonomie fordert daher einen Wandeln unserer Lebens- und Wirtschaftsweise ein. Ein ressourcensparendes Produktprogram, der Einsatz nachwachsender und kreislauffähiger Materialien ist unabdingbar. Der Prozesstechnologie kommt hier eine entscheidende Rolle zu. Die stete Reduzierung schädlicher Umweltwirkungen von Produkten erfordert ein konsequentes Monitoring der Prozessparameter. Dies ermöglicht verbesserungswürdige Prozessschritte zu identifizieren und zugleich produktspezifische Prozesskenngrößen bereitzustellen, die es zur Erstellung sogenannter Environmental Product Declarations (EPDs) bedarf. EPDs fassen produktspezifische Umweltwirkungen auf Basis von Ökobilanzen sowie funktionale und technische Charakteristika zusammen. So bilden EPDs eine wichtige Grundlage für die Nachhaltigkeitsbewertung von holzbasierten Produkten, wie Baustoffen.
Unter dem Titel „Gamification trifft Hybride Lehre“ wurde im Sommersemester 2023 ein Lehrprojekt im Fach Statistik des Studiengangs Wirtschaftsmathematik-Aktuarwissenschaften der Technischen Hochschule Rosenheim durchgeführt. Unterschiedliche hybrid-synchrone Lernsettings wurden in einem technisch entsprechend ausgestatteten Lehr-Experimentierraum mit den Studierenden erprobt. Als Ansatz zur Vor- und Nachbereitung der hybriden Lehre kam Gamification bzw. Gameful Motivation zum Einsatz.
Im Lehrprojektteam mit Stefanie Neumaier wurde die hybride Lehre mittels der sog. EMPAMOS-Methode vorbereitet und reflektiert. Dabei ging es nicht darum, den spielfremden Kontext (die hybride Lehre) in ein Spiel zu verwandeln, sondern Spielelemente zur Zielerreichung einzusetzen. Die Auseinandersetzung mit hybriden Formaten wird dabei für Studierende und Lehrende als ein Zukunftsthema gesehen, nicht zuletzt für den Erwerb von Future Skills in einer Arbeitswelt, in der sich hybride Kollaboration etabliert.
We introduce a quick and accurate quasi-static magnetic field scanning technique by employing a progressive sampling method in an unconfined input space. The proposed
machine learning algorithm is tested against uniform sampling on a printed circuit board test structure. We prove allocation of multiple, separated regions with predefined tangential field strengths at MHz frequencies. The feasibility of equivalent magnetic dipole source modeling based on a small number of samples is demonstrated. Compared to uniform testing, progressive expansion sampling detects contours of given field limits in less than 3% of the reference measurement time.
Posterpräsentation am Tag der digitalen Lehre an der Universität Regensburg (26.09.2023 - 27.09.2023)
Im Bachelorstudium Wirtschaftsingenieurwesen an der Technischen Hochschule Rosenheim durchlaufen die Studierenden ab dem ersten Semester miteinander verzahnte und aufeinander aufbauende Inhalte, die sich an den Problemstellungen eines fiktiven Unternehmens orientieren. Dabei ziehen sich die praxisnahen Inhalte der „Rosenheimer Mobility Werke“ wie ein roter Faden durch das gesamte Studium.
Corrosion of steel reinforcements in concrete constructions is a big topic for the building industry. Polymeric materials are a possible alternative due to their ability to withstand corrosion. To replace steel reinforcements, fibers with high mechanical properties and a good bonding ability between fiber and concrete are needed. Today different approaches for concrete reinforcement by polymer fibers have been investigated. The bonding ability of the fibers can be increased by mechanical anchoring, e.g. crimped or embossed fibers, as well as by a chemical bonding between concrete and fiber surface. To realize the requirements of high mechanical properties and a good bonding behavior, a fiber that is drawn from a co-extruded filament shall be produced and tested. The filament owns an innovative core-shell-structure. The core maintains the fiber-stiffness and the tensile strength while the shell allows using another material to affect the bonding behavior of the fiber. This study shows the usage of fibers with differing shell materials to examine their influence on the mechanical properties of the fiber in total and the adhesion abilities to concrete. As core material, an unfilled polypropylene (PP) is used. The shell materials are varied using different polymers e.g. polypropylene or ethylene acrylic acid copolymer, as well as two PP based compounds filled with wood particles and calcium carbonate blended with a maleic anhydride based coupling agent. The mechanical properties of the fibers are tested by fiber tensile tests to compare the younǵs modulus and the tensile strength. The influence of the shell phase on the bonding ability to concrete is evaluated by the interfacial shear strength calculated from single fiber pull-out tests. Microscopy is used to interpret changes before and after pull-out. The results depict incredible positive effects and allow new insights in possible materials for fiber reinforced concrete constructions.
Mit steigender Nachfrage nach energieeffizienten Verkehrsmitteln hat sich die Nachfrage nach Leichtbaukomponenten stetig verstärkt. Faserverstärkte thermo-plastische Kunststoffe substituieren zunehmend metallische Komponenten. (sog. Organobleche) erfüllen nicht nur die steigenden Anforderungen an Leichtbau, sondern auch an die Wirtschaftlichkeit von Produktionsprozessen, sowie an die Designfreiheit einzelner Bauteile. Das Hybrid-Spritzguss-Verfahren in Verbindung mit Organoblechen hat sich daher in den vergangenen Jahren für die Herstellung von Funktionsbauteilen und Leichtbaustrukturen durchgesetzt.
Der Vortrag befasst sich mit der werkstofflichen Rezyklierbarkeit von endlosglasfa-serverstärkten thermoplastischen Kunststoffen (Organobleche). Sortenreine Indust-rieabfälle werden dabei in einem Closed-Loop-Recyclingprozess zum Anspritzen von Funktionselementen in einem Serienbauteils genutzt. Dabei wurden verschie-dene Zerkleinerungsverfahren für die Verschnitte und die direkte Verarbeitung des Mahlguts im Spritzguß untersucht. Anhand von mechanischen Untersuchungen wurden die Materialeigenschaften der Rezyklate mit denen der Neuware verglichen. Darüber hinaus werden der Faserlängenabbau durch den Spritzgussprozess und der Einfluss des Wasserstrahlschneidens auf die mechanischen Eigenschaften des Faserverbundes untersucht. Die Untersuchungen wurden mit einer Ökobilanz vervollständigt.
Bei der Planung von Produktionsumgebungen, insbesondere in der Reinraumtechnik, spielt die erwartete Kühllast eine entscheidende Rolle bei der Auslegung der Anlagen. Aufgrund unzureichender Datenbasis werden Klimaanlagen oft nur mit groben Schät-zungen dimensioniert. Um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten, sind konser-vative Schätzungen und Sicherheitsfaktoren unerlässlich. Allerdings führen diese Maßnahmen oft zu überdimensionierten Anlagen, die weit außerhalb des energeti-schen Optimums operieren und somit den Energieverbrauch unnötig in die Höhe trei-ben. Im Folgenden soll deshalb eine Möglichkeit betrachtet werden, um die im Betrieb anfallende Abwärme von Spritzgussmaschinen quantifizieren zu können.
Es wird eine Massenstrombilanz der Spritzgussmaschine einschließlich Temperierung und Automatisierung erstellt. Darauf aufbauend wird eine detaillierte Energiebilanz ab-geleitet. Hierbei wird das Gesamtsystem in die Bestandteile Spritzgussmaschine (ein-schließlich Antriebe, Steuerung und Plastifiziereinheit), Spritzgusswerkzeug, Temperiergerät und Automatisierung geteilt. Da die Wärmeverluste nicht direkt gemes-sen werden können, werden diese bilanziell auf Basis der Energiebilanz bestimmt. Dazu werden die restlichen Bilanzgrößen durch detaillierte Messungen bestimmt. Da neben der Abwärme weitere Energieströme nicht durch Messungen erfasst werden können sind teilweise Näherungsrechnungen notwendig. Die Abwärme wird exempla-risch an einer hydraulischen und einer elektrischen Spritzgussmaschine bestimmt. Auf dieser Datenbasis werden Vereinfachungen abgeleitet, um die Abwärme ähnlicher Spritzgussmaschinen gezielter abschätzen zu können.
Cellulosefaserverstärktes Polypropylen – Eigenschaftsbeeinflussung durch die Schmelzeaufbereitung
(2023)
Verarbeitungstemperaturen, Verweilzeit und Scherkräfte sind entscheidend, um die strukturelle Integrität von cellulosebasierten Fasern zu gewährleisten.
In dieser Studie wurden die Einflüsse durch die Schmelzeaufbereitung eines cellulosefaserverstärkten Polypropylens auf die Faser und den Faserverbund untersucht. Die Schmelze wurde in einem Plastographen mit verschiedenen Rotordrehzahlen, Schmelzetemperaturen und Verweilzeiten aufbereitet. Um die Auswirkung der Einspeisungsmethode auf den Faserabbau zu analysieren, wurden die Fasern entweder direkt der thermoplastischen Schmelze oder zusammen mit dem Kunststoffgranulat dem Plastographen zugeführt. Die Zugabe der Fasern in die Schmelze geht mit einer erhöhten thermischen und verminderten mechanischen Belastung der Fasern einher.
Bei der Prüfung der mechanischen Eigenschaften der verschieden aufbereiteten Compounds zeigten sich signifikante Unterschiede. Wurden die Fasern direkt der Schmelze hinzugefügt, so führte dies zu einer deutlich reduzierten Zugfestigkeit. Optische Unterschiede in den Schliffbildern der spritzgegossenen Prüfstäbe sowie in den Faserlängen nach Compoundierung konnten nicht festgestellt werden. Die verminderte Festigkeit wird folglich auf die unterschiedliche thermische Belastung der Faser während der Verarbeitung zurückgeführt.
A Planar Magneto-Inductive Device with Modulated Mutual Inductance for Wireless Power Transmission
(2023)
A Magneto-Inductive Wave (MIW) structure for wireless power transfer (WPT) is proposed with switchable mutual inductance between neighbored coupling coils. Orthogonally placed switchable short circuit loops are added in order to modulate the wave propagation properties of the MIW structure without changing the resonance frequency. We derive an analytical model based on lumped circuit analysis for the MIW waveguide and successfully evaluate the theoretical findings by circuit modeling and field simulation. We demonstrate switchable, i.e. addressable, guided wireless power transfer along an experimental MIW structure at a resonance frequency of 20.5 MHz.
Hintergrund
Schwindel und/oder Gleichgewichtsstörungen (SG) sind häufige Symptome bei älteren Menschen und beeinträchtigen das tägliche Leben erheblich. Physiotherapie kann eine wichtige Komponente in der Behandlung von SG sein. Aufgrund der multifaktoriellen Ursachen sind die physiotherapeutische Diagnostik und Therapie komplex, werden aber in der Ausbildung kaum thematisiert. Klar strukturierte und evidenzbasierte Schulungen für die differentialdiagnostische Herangehensweise können den Clinical-Reasoning-Prozess und die Therapie von SG verbessern. Eine entsprechende evidenzbasierte Schulung wurde in einem Interventionszweig der multizentrischen Cluster-RCT MobilE-PHY2 begleitend zu einem Decision Tree (DT) für den Clinical-Reasoning-Prozess in der Physiotherapie konzipiert und durchgeführt.
Methodik
Die Schulung wurde aus den Ergebnissen der Pilotstudie (MobilE-PHY1) und deren Prozessevaluation sowie auf der Grundlage einer dreitägigen Fortbildung von und mit einem Schwindelexperten entwickelt. Inhalte waren die Anwendung des DT, theoretische Grundlagen über Schwindel sowie praktische Übungsanteile. Bei der eintägigen Schulung konnten die Physiotherapeut*innen entweder online oder in Präsenz teilnehmen. Zudem wurde eine Online-Lernplattform bereitgestellt, die neben umfassendem Vor- und Nachbereitungsmaterial die Möglichkeit bot, Feedback z. B. in Form einer Videoanalyse zu bekommen. Die Evaluation erfolgte durch Fragebögen und leitfadengestützte Interviews und ist Teil der Prozessevaluation von MobilE-PHY2. Die Auswertung ab Juni 2023 wird im Mixed-Methods-Design nach Rädiker stattfinden.
Ergebnis und Schlussfolgerung
Es konnten neun Physiotherapiepraxen am Studienstandort Bayern in die Studie eingeschlossen werden. Aus diesen nahmen 17 Therapeut*innen an den insgesamt drei Schulungen teil. Es wurden zehn Therapeut*innen online und sieben in Präsenz geschult. Basierend auf Interviews mit sechs Therapeut*innen sowie dreizehn Fragebögen werden wichtige Erkenntnisse gewonnen, inwiefern die Schulung (begleitend zum DT) eine geeignete Methode darstellt, die evidenzbasierte physiotherapeutische Versorgung für Patient*innen mit SG zu verbessern. Zudem können Vor- und Nachteile der Online- und Präsenzlehre diskutiert werden.
BACKGROUND
Vertigo, dizziness or balance disorders (VDB) affect the mobility and participation of many older people and are also one of the most frequent reasons for visiting the general practitioner's (GP) practice due to multifactorial causes. Physiotherapy (PT) can be crucial for the complex care of people with VDB but is rarely prescribed by GPs. So we developed an evidence-based, multidisciplinary care pathway as a complex intervention following the UK Medical Research Council guideline, which was piloted and is now being evaluated for effectiveness, accompanied by a process evaluation.
METHOD
The care pathway of the multicentre cluster-RCT (MobilE-PHY2) included decision aids and training for PTs and GPs in the intervention group and optimised standard care in the control group. A mixed-methods process evaluation following Grant’s framework for designing process evaluations examined barriers, facilitating factors and mechanisms of impact in recruiting and reaching participants, implementing the intervention and the response of all participants. Therefore, a logic model was developed illustrating the relationship between the planned work to implement the intervention, the expected mechanism of impact (based on the behaviour change wheel as a change theory), the intended results (output, outcome and impact), and categories of possible influencing factors. The underlying assumption is that a behavioural change in PT and GP is a prerequisite for a change in patient behaviour, which can lead to improved mobility and participation (outcome of MobilE-PHY2). Guided interviews were conducted with patients before the intervention and after six months and with PTs and GPs after six months. Additionally, the training evaluations, completed decision aids and structural questionnaires will be analysed from June 2023.
RESULTS AND CONCLUSION
At one study site, a total of 37 patients, 17 PTs and nine GPs were included. Interviews were conducted with 16 patients, six PTs and GPs. In the intervention group, 12 PTs and 18 GPs completed decision aids, 13 PTs and two GPs completed evaluation forms, and eight PTs and four GPs completed structural data. The preliminary results of the process evaluation will be reported at the Congress. The results are intended to give indications for a broad implementation of the care pathway, including and promoting physiotherapy and therefore contributing to improved evidence-based healthcare for older people with VDB.
Enhanced inductive power transmission (IPT) between coaxially arranged circular coils is introduced by time-modulation of the mutual inductance. This modulation is accomplished by coherent switching of the short circuit current induced in a third loop. An analytical circuit model supporting the design for future time-modulated IPT systems is derived. We demonstrate an increase in load rms-voltage by 13% (28% gain in power) compared to an unmodulated transfer on an experimental system operating at fundamental frequencies ranging from 40kHz to 500kHz.
Das Force Concept Inventory ist ein international etabliertes Diagnoseinstrument für das Konzeptverständnis der Newtonschen Mechanik. Wir haben über einen Zeitraum von zehn Jahren von knapp 5000 Studierenden der Ingenieurwissenschaften an der TH Rosenheim zu Studienbeginn Testdaten erhoben. Die Auswertung mittels Item Response Curves erlaubt für jede Frage die Analyse sowohl der richtigen als auch aller falschen Antwortoptionen. Insbesondere lassen sich auf diese Weise Distraktoren identifizieren, die gängige Fehlvorstellungen widerspiegeln. Es zeigt sich, dass die am häufigsten gewählten Distraktoren auf der Annahme beruhen, jeder Bewegung müsse eine Kraft in Bewegungsrichtung zu Grunde liegen. Daten von Universitäten der USA zeigen ein vergleichbares Ergebnis. Die vorgestellte Analyse dient als Grundlage zur Verbesserung von Lehrsequenzen.
In the whole field of woodworking, from carpentry to industry, new products are created and designed every day and manufacturers wonder if similar workpieces have already been produced in the company and if corresponding drawings, information, tools, jigs, etc. can be reused. Under certain circumstances, considerable duplication of work can be avoided and a more efficient production is possible. In order to find similar workpieces, it must be clarified what exactly is meant by similarity. The different fields of knowledge do not provide a clear definition. However, similarities are always used to compare objects. In woodworking, objects can be a wide variety of components and products, such as carcase sides, furniture fronts, fittings, tools or profile strips. The search for similar profiled elements – related to the potential, data structure and algorithms – is the focus of this paper. There is a wide range of different profiled elements, which are used constructively as well as decoratively, e.g. for baseboards, door frames, window frames or decorative moulding profiles. These profiles are manufactured in a multi-stage production process in which the workpieces are first machined with profiled tools before surface finishing takes place. Along this production chain, tools, machine settings and, in some cases, fixtures are used that are adapted to the respective profile and can be reused for the same or similar jobs. Inheritance of information offers the greatest potential of similarity search. Inheritance means that existing knowledge in the form of drawings, CNC programs, process parameters and setup specifications, etc., is transferred from existing profiles to a new profile. By inheriting existing information, for example, the effort required for process setting can be reduced by adopting spindle positions, positions of guides and stops, or feed and cutting speeds. However, this can only be done if the process knowledge and other technological information concerning a profile are sufficiently documented. This is the only way how all information is made available for the similarity search and inheritance, and also for setting the processes when the profile is manufactured once again. The profile data must therefore be stored in a meaningful structure without loss of information. Therefore, a holistic product data model was developed that combines the geometrical with the technological profile data. The developed model allows a combined search for geometrically and e.g. materially similar products – also with a weighted evaluation of the individual criteria. The research has shown that data modelling is the essential foundation for the implementation of modern AI algorithms to enable similarity search. In conclusion, the use of a search system for geometrically and technologically similar profiles represents a real innovation for wood processing companies. This paper presents a holistic approach for geometrical and technological similarity search presenting different algorithms
Due to the increasing customer demands, companies face the challenge of adapting their manufacturing facilities to produce batch size one parts. In this context, each component comes with specific customer requirements, significantly increasing the complexity of its manufacturing process. Traditional process planning done by employees is no longer feasible in the face of the growing complexity and diversity of batch size one parts. Therefore, there is a need for novel computer-aided process planning methods capable of autonomously learning and identifying the necessary machining features of these parts. We propose a configurable automated feature recognition framework tailored to batch size one parts to address this need. This framework comprises two main components. First, a customizable data generator is developed to create a dataset of computer-aided design models incorporating user-specific machining features. Second, a graph neural network is employed to learn these user-specific machining features by leveraging the graph structure represented by the vertices and edges in each computer-aided design model. We evaluate the effectiveness of our framework using a real-world example from the furniture industry. Specifically, we construct a dataset comprising over 7000 computer-aided design models of wooden boards using our framework's data generator. Each wooden board contains up to 30 randomly placed machining features for the application of connectors and fittings, randomly selected from 14 standard machining features commonly used in the furniture industry. An optimization algorithm adapts a graph neural network for classifying these specific machining features. The results demonstrate that our framework addresses the automated feature recognition problem without requiring data conversions, such as pixels or voxels, as other approaches often do. By introducing this configurable automated feature recognition framework, we solve the challenges posed by batch size one manufacturing. The framework's effectiveness and accuracy are demonstrated through extensive testing on the example of the furniture industry, showcasing its potential for enhancing manufacturing processes in various domains
Investigation of tool wear of the trimming unit and resulting quality in the edgebanding process
(2023)
The edgebanding process, i.e. the covering of the raw edge of the laminated particleboard by means of decorative plastic or real wood veneer bands, is an important process step in the manufacture of furniture components. The quality of the final product is significantly influenced by this production step. The manufacturing process step within the edgebanding machine begins with the milling of the raw edge. The quality of the edgebanding process is determined by a large number of process input variables, such as the tool used and the cutting geometry, the type of laminate used for the wood-based material, adhesives, etc. The quality of the edgebanding process is also determined by the type of material processed. Particularly with regard to the materials, the increased use of recycled wood in the particleboard sector and different types of adhesives (with reduced formaldehyde emissions) results in increased demands on the milling process. Due to this developments, most of the earlier investigations (in the years 1990 - 2000) are not comparable with today’s general conditions. The mechanical and optical properties of the edge applied to the end product are decisively influenced by the quality of this joint. The milling technology used, as well as the tool used for this purpose and its condition, is a decisive influencing factor in the formation of quality. Tests on the indication of various influencing variables in the edgebanding process at the Rosenheim Technical University of Applied Sciences showed that in the case of chipboard milling, a decrease in the electrical power required for the cutting process can take place with increasing tool wear. It was also demonstrated that previous process steps in furniture production, such as panel dividing by means of sawing or milling/nesting, generally have a significantly different influence on the subsequent joining process during edge banding process. Furthermore, a direct correlation was determined between the mechanical properties of the end product and the condition of the tool used, which can be used as a measurable indicator. In addition to the effect of the tool condition on the mechanical properties of the edge banding, this also has an impact on the optical quality characteristics. Accordingly, it could be demonstrated here that an increase in the size and number of chippings takes place in the laminate of the board material to be processed.
Development of a Neural Network for Automatic Classification of Post-Consumer Wood Using Rapid-FLIM
(2023)
The economic use of wood is a growing sector, not only because of the significant advantage of wood to retain CO 2 . It is crucial to increase the material recycling of wood in several lifecycles, but currently, there is no reliable post-consumer wood sorting technique in line. This research measures 365 post-consumer wood samples of classes A1-4 four times with the frequency domain fluorescence lifetime imaging microscopy (FD-FLIM) subset method rapid fluorescence lifetime imaging microscopy (Rapid-FLIM). The data is analyzed on their statistical features. Four neural networks based on Multilayer perceptron are then trained and tested with twelve statistical features extracted from the Rapid-FLIM images. The best model for this application contains the optimizer RMSprop, the activation function SELU and the loss function binary crossentropy. The best model of this structure could achieve a false positive ratio of 4.79 % over the ten folds.
The fast classification and identification of plastics presents a significant challenge. The study assesses the suitability of a Multilayer Perceptron to classify and identify commonly found plastic types using Rapid-FLIM, achieving an accuracy of 88.33%. @inproceedingsSchwarz:23, Increasing demand for wood products requires methods to determine its harvest origin and ensure sustainable and legal sourcing. In 15 out of 21 cases, the origin of Quercus robur was differentiable in FD-FLIM studies.
Environmental pollution by plastics is an increasing problem. However, state-of-the-art methods have significant disadvantages in detecting and identifying plastics directly in an environmental matrix. In this study, we propose a blob detection algorithm in combination with a neural network for fast and automated identification of plastics and non-plastics in a single fluorescence lifetime image. Therefore an artificial environmental matrix is prepared that contains soil, grass, spruce and HDPE (high density polyethylene) particles. Several FD-FLIM (frequency domain fluorescence lifetime imaging microscopy) images are taken, and the detection algorithm and the neural network are applied. We successfully demonstrated the suitability of the thresholding algorithm and the binary classification of the HDPE particles directly in the environmental matrix.
The FD-FLIM technique has a high potential for automated post-consumer wood sorting. A problem of analysing post-consumer wood fluorescence properties is the uncertainty of the post-consumer wood category as the origin of the samples are unknown. In this study, the fluorescence properties of actual post-consumer wood is compared with prepared wood samples. The post-consumer wood samples display slightly different fluorescence intensities and lifetimes due to environmental influences and a higher sample diversity. For improved training of evaluation algorithms for post-consumer wood sorting, the prepared sample set should be extended or the post-consumer wood should be additionally analysed in the laboratory.
Previous research on identifying plastic types and differentiating plastics from environmental material is promising by utilizing the specific fluorescence lifetime, but the evaluation still has to be automated. Therefore, an automated Gaussian analysis is developed for evaluating frequency-domain fluorescence lifetime images of plastics and environmental materials. Furthermore, we applied a “Multilayer Perceptron” and “Random Forest Classifier” to the data resulting from the Gaussian analysis of the frequency domain fluorescence lifetime imaging microscopy data. The classification results show high F1-scores, whereby the best “Multilayer Perceptron” and “Random Forest Classifier” achieved an F1-score of 90%. Thus, identifying and differentiating plastics and environmental materials is possible by applying a “Multilayer Perceptron” or “Random Forest Classifier” to the Gaussian-analyzed imaged fluorescence lifetime data.
Typically, to improve the fire resistance of wood, chemical substances, including phosphorus, borate, phenols, nitrogen and halogen based compounds, are impregnated into the wooden material. However, due to problems related to the toxic properties of these fire-retardant compounds, new fire-retardancy methods based on a mineralization process have been developed. Cementitious mineralization of wood is a novel and alternative approach for a non-toxic flame retardant, with viable application in laminated veneer lumber. This paper briefly describes the effects of different solid impregnation materials on the thermal properties and fire retardance of beech veneers (Fagus sylvatica L.). Beech veneers were impregnated with a suspension of (i) microfine binder and glycol, (ii) microfine binder mixed with calcium oxalate monohydrate and glycol, and (iii) aluminium hydroxide and glycol, in a vacuum/high pressure process. Single-flame source tests of with different solids impregnated veneers revealed a considerable improvement in flame retardancy of cementitious mineralized beech veneers compared to untreated control specimens.
Neue Erkenntnisse aus der Lehr- und Lernforschung und die Möglichkeiten der Digitalisierung bringen neue und spannende Anregungen für die Lehre. In den vergangenen Semestern mussten pandemiebedingt plötzlich ganze Lehrveranstaltungen in ein digitales Format überführt werden. Hinzu kamen sowohl technische als auch didaktische Herausforderungen.
Solche Veränderungen auf einmal umzusetzen, kostet viel Zeit und Energie und ist häufig nicht möglich. Einfacher ist es, in kleinen Schritten eine Lehrveranstaltung zu verändern und so den Lernerfolg der Studierenden zu steigern. Dies kann mithilfe von wenigen Elementen mit teilweise nur geringem Aufwand erreicht werden.
In diesem Beitrag beschreibt der Autor mehrere dieser Elemente, die zum Gelingen einer Lehrveranstaltung beitragen können und die er in den vergangenen Semestern in seinen Lehrveranstaltungen zur Physik für Ingenieure erfolgreich umgesetzt hat.