620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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The dataset described in this article was constructed using the results of laser Doppler vibrometry experiments conducted on an aluminum plate having four bolts. The database captures the variation in the vibration characteristics of the plate as a function of changes in tightening torque on the bolts. In total, there were 18 different states for the tightening torque, ranging from a situation where all bolts are tightened to all bolts being loose. Other possible combinations include states with varying torque applied to just one bolt, and those involving multiple loose bolts. Data consist of 1,836 files exported from Polytec PSV-500, categorized as amplitude and phase data, for frequency ranges spanning 1 Hz to 51,200 Hz at intervals of 1 Hz. The identified zones were analyzed at 51 scan points for all states of torque. Supporting documents included specifications of the test plate, scan point and torque state information, selected resonance peaks tables, measured frequencies for seven resonance groups, correlation values for all FRF, visualizations, and code scripts.
Full-field laser Doppler vibrometry (LDV) can reveal how bolt torque loss redistributes a frequency response function (FRF) over an entire structure rather than only at a few sensor positions. This work presents a screening procedure for a four-bolt aluminum plate using pointwise amplitude and phase exports of scanned H1 FRFs. Candidate resonances were selected from the all-tight spatial RMS spectrum and tracked in four single-bolt 0 Nm cases. Seven baseline responses remained trackable within prescribed group-specific search windows and were retained as experimental resonance groups RG1-RG7; a dimensionless plate-frequency coefficient was reported alongside each measured frequency. Global changes were quantified using amplitude-only and complex, phase-retaining modal-assurance dissimilarities, and local changes were evaluated using matched-window FRAC-deficit maps and a normalized hotspot-area fraction. The retained groups separate into low-, intermediate-, and high-distortion responses, while the local maps distinguish compact joint-centered changes from distributed FRF redistribution. The workflow therefore links global FRF distortion with spatially resolved interpretation without relying on a trained classifier or specimen-specific node labels.
Die zunehmende Komplexität der Batterie- und Chemikalienlogistik, insbesondere bei Lithium-Ionen-Batterien (LIB), erfordert effiziente Gefährdungsbeurteilungen unter Berücksichtigung heterogener Regulierungen wie ADR 2025 und DGUV-Vorgaben, die manuell zeitintensiv und fehleranfällig sind. Diesr Beitrag stellt die Entwicklung eines vorprototypisches, EU-konformes KI-System auf Basis von Retrieval-Augmented Generation (RAG) vor, das generative KI mit hybrider semantischer Suche und agentenbasiertem Reasoning kombiniert, um kontextspezifische, quellenreferenzierte Empfehlungen für Stakeholder wie Logistiker und Feuerwehren zu erzeugen. Der Ansatz adressiert Herausforderungen wie widersprüchliche Normen durch Knowledge Graphs, Feedback-Loops und Governance-Mechanismen, um Nachvollziehbarkeit und Compliance zu gewährleisten, und demonstriert Übertragbarkeit auf praxisrelevante Anwendungen.
Diese Arbeit untersucht die Einsatzfähigkeit visueller Anomaliedetektionsverfahren unter realitätsnahen Instandhaltungsszenarien mit variablen Beleuchtungsbedingungen, Perspektiven, Hintergründen und Objektvariationen. Am Beispiel eines szenenbasierten Mehrblick-Datensatzes wird analysiert, inwieweit etablierte Verfahren ihre hohe Detektionsleistung aus kontrollierten Benchmark-Umgebungen auf praxisnahe Inspektionsbedingungen übertragen können. Die Ergebnisse zeigen eine robuste Trennschärfe sowie das Potenzial von Multiview-Ansätzen und Human-in-the-Loop-Konzepten für sicherheitsrelevante Anwendungen.
Im Kontext KI-basierter Predictive-Maintenance-Ansätze werden reproduzierbare und segmentierbare Zeitreihendatenreihen benötigt, um Anomalien frühzeitig zu erkennen und Wartungsstrategien datenbasiert ableiten zu können. Für den Anwendungsfall eines Lebensmittelprozesses wurde ein modellbasierter Produktionsablauf auf Basis einer 1:24-Slotcar-Bahn realisiert. Ein entsprechendes Fahrzeug dient dabei als Repräsentation des Warenträgers. Hierfür wurden die Motorsteuerung sowie eine 9-Achsen-Inertialsensorik (Beschleunigung, Drehrate, Magnetfeld)auf einem eigens konzipierten ESP32-S3-PCB integriert. Der daraus entstandene intelligente Werkstückträger durchfährt definierte Prozessabschnitte. Abschnittsmarker ermöglichen die Synchronisation der IMU-Zeitreihe sowie die Ableitung von Segment-und Rundenzeiten. Zur Generierung segmentierbarer Zeitreihendaten wurden im Normalbetrieb sowie unter definierten Störszenarien mehrere Datensätze mit jeweils mehr als 100 Runden aufgezeichnet. Die Auswertung zeigt im Referenzbetrieb eine hohe Wiederholbarkeit segmentbezogener Signaturen, während Störungen zu messbaren, lokal begrenzten Abweichungen in Zeit- und IMU-Kennwerten führen. Insgesamt stellt das System eine kompakte Plattform zur systematischen Datengenerierung und Validierung von Predictive-Maintenance- und Anomalieerkennungsverfahren in Forschung und Lehre dar.
The objective of this study was to identify chitosan formulations suitable for sustainable functional integration into composite materials. To this end, the influence of solvent type (acetic acid and lactic acid) and chitosan molecular weight on film formation, rheological behavior, thermal response, thermo-optical properties, chemical structure, and piezoelectric performance was systematically investigated. Optimized casting and drying procedures produced transparent, homogeneous, and mechanically stable films suitable for comprehensive characterization. Rheological and thermo-optical analyses demonstrated that solvent selection strongly influenced polymer network formation and molecular mobility. Films prepared using acetic acid exhibited denser and stiffer polymer networks with improved dimensional stability, whereas lactic acid produced more flexible and elastic films. Thermogravimetric analysis revealed only minor differences in the intrinsic thermal stability of the investigated films, while FTIR confirmed that the solvent systems did not alter the chemical structure of chitosan. Electrical measurements carried out whilst the system was subjected to periodic mechanical excitation revealed weak but equally periodic electrical signals, which demonstrate a sensor functionality. These results demonstrate that chitosan films possess tunable structural, thermal, and potential mechanoelectrical sensor properties and highlight their potential as sustainable, functionally integrated components in composite material systems.
Continuous in situ monitoring of ammonia in bioprocesses using a novel scattering fiber-optic sensor
(2026)
This study presents a laboratory proof-of-concept for a novel scattering-based fiber-optic sensor for continuous in situ monitoring of free NH3 in highly loaded aqueous bioprocess media. The sensing element consists of a thin phenyl-modified sol–gel coating with covalently immobilized bromocresol green on fused silica fiber rods. The experimental observations are consistent with covalent immobilization of the dye within the hybrid matrix, which appears to suppress classical pH-dependent indicator behavior and enables a largely pH-independent response within the biogas-relevant range of 6.8–8.5. Nanoscale structural inhomogeneities within the high-refractive-index sol–gel layer are expected to contribute to weak light scattering and to enhance the effective optical interaction length. Upon exposure to free NH3, the sensor shows reversible spectral changes, with the strongest response observed at 748 nm. The sensor exhibited an exponentially saturating calibration behavior between 20 and 200 mg/L free NH3 at 24 °C, response times of t90 less than 2 min, and good reversibility over more than 50 cycles. The deliberately minimalist optical setup consists of a white LED, the coated fiber element, and a compact spectrometer. It operated at low power without reagents, membranes, or consumables and achieved an AGREE greenness score of 0.88. Preliminary tests in real biogas digestate suggest promising matrix compatibility for continuous in situ monitoring in anaerobic digestion and related nitrogen-rich bioprocesses.
This paper describes a study on the acoustic features of bolted structures at several tightening torques within the SIAMIS (Systementwicklung für Intelligente und Automatisierte Mobile Inspektion von Schienenfahrzeugen) project. Acoustic data is obtained through controlled impact testing of bolted specimens, capturing both airborne and structural responses using microphones and piezoelectric accelermometers. The derived transfer functions and frequency responses reveal systematic trends in sound pressure levels, frequency shifts, and damping with changing bolt torque. These trends were analyzed using a hybrid AI-based framework that combines physical relations of contact stiffness with empirical and numerical data-driven feature extraction to identify acoustic indicators sensitive to bolt preload. This hybrid approach enables the estimation of joint conditions directly from measured sound characteristics and can be extended to larger demonstrators and multi-sensor investigations. The presented findings represent an initial step toward developing an interpretable and scalable acoustic monitoring methodology for bolted structures within SIAMIS.
Aufbauend auf dem auf der AALE 2025 vorgestellten Beitrag „Entwicklung eines robotergestützten Systems zur standardisierten Applikation von Hautpflegeprodukten“ untersucht dieser Beitrag die experimentelle Machbarkeit eines bild- und kraftgeregelten Cobot-Systems. Der kollaborative Roboter kombiniert eine geschlossene Kraftregelung mit RGB-D-basierter Echtzeit-Bildverarbeitung. Die dosierte Applikation und gleichmäßige Verteilung des Produkts erfolgen über zwei modulare Endeffektoren die einen hygienischen sowie schnellen Werkzeugwechsel ermöglichen. Im Fokus stehen die Validierung der Dosiergenauigkeit und Reproduzierbarkeit, das Eincremeverhalten unter Kraftregelung sowie die kamerabasierte Segmentierung und Abdeckungsanalyse der Zielareale. Die Ergebnisse zeigen eine mit einer Eppendorfpipette M4 vergleichbare Dosierpräzision sowie eine gleichmäßige Flächenabdeckung. Ergänzend wurden grafische Benutzeroberflächen entwickelt, die den Applikationsprozess visuell unterstützen und eine strukturierte Datenarchivierung zur reproduzierbaren Erfassung von Cremeverteilung und Armarealen ermöglichen. Die vorgestellten Resultate bestätigen die Machbarkeit einer reproduzierbaren, standardisierten Applikation und bilden die Grundlage für weiterführende Untersuchungen und zukünftige topische Anwendungen.
Der Spannungszustand
(2013)
An jedem belasteten Bauteil treten z. T. sichtbare Verformungen und im Bauteil immer unsichtbare Spannungen auf. Die Gesamtheit der Spannungen werden in Normal- und Tangentialspannungen (Schubspannungen) eingeteilt. Das Studienbuch gibt Einblick durch grundlegende Erläuterungen zum Thema Spannungszustand, sowie Beispiele und Übungen für die praktisch zweckmäßige Anwendung verschiedener analytischer Berechnungsmethoden für den ein- zwei- und dreiachsigen Spannungszustand ausgehend vom Spannungstensor des CAUCHY Modelles.
