Technische Universität Dresden: Qucosa
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Administrative Failure, State Capacity, and Democratic Exclusion: Evidence from Berlin’s 2021 Election Breakdown
No full textThis paper studies the long-run effects of non-strategic administrative failures on voter participation. I exploit a natural experiment from Berlin’s 2021 elections, in which hundreds of precincts experienced ballot shortages, multi-hour queues, and unlawful polling closures. Using precinct-level administrative data and a stacked event study design, I show that precincts exposed to administrative failures in the 2021 Berlin election experienced a 1.8 percentage points (2.4\%) decline in turnout across three subsequent elections over the next four years. The drop is concentrated in in-person voting and only partially offset by increases in postal participation in subsequent elections. Effects are largest among young voters, welfare recipients, and residents with migration backgrounds. Survey evidence suggests two mechanisms: disrupted civic habit formation and short-term erosion of institutional trust
Aspen dominance as a silvicultural problem of clearcutting in the Middle Volga region
No full textDas Ziel dieser Studie bestand darin, zu prüfen, ob Durchforstung die Qualität und Gesundheit bestehender Aspenbestände verbessern kann und ob natürliche Sukzession – auch als passive Renaturierung bezeichnet – in der Lage ist, degradierte Bestände zu ihrer ursprünglichen Artenvielfalt zurückzuführen. Die Ergebnisse sollen zu einer besseren Bewirtschaftung geschädigter und kranker Bestände von Populus tremula (L.) in der Region der Mittleren Wolga sowie in ökologisch vergleichbaren Wäldern beitragen. Der Schwerpunkt lag auf der Quantifizierung und Qualifizierung verschiedener Durchforstungsmethoden und der Untersuchung der natürlichen Sukzession und Baumartendynamik in historischen Eichen-Linden-Wäldern, aus denen sich reine Aspenbestände entwickelt haben.
Die Untersuchungen fanden in der Republik Tatarstan (Mittelwolga, Russland) statt, die ein gemäßigtes Kontinentalklima mit heißen Sommern und mäßig kalten bis sehr kalten Wintern (bis –52 °C) aufweist. In den Forstbezirken Kama und Mamadysch wurden zwei Durchforstungsmethoden – manuell (Niederdurchforstung) und mechanisch (schematisch mit Walze) – auf ihr Einflussvermögen hinsichtlich Wachstum und Gesundheitszustand junger, von Aspen dominierter Bestände untersucht. Diese Wälder bestehen zu über 95% (Grundfläche) aus P. tremula, beigemischt mit Acer platanoides (L.), Betula pendula (Roth), Tilia cordata (Mill.) und Ulmus glabra (Huds.). Die Region wird durch Kahlschlagwirtschaft mit einem Rotationszyklus von etwa 40 Jahren geprägt, wobei die Regeneration durch Naturverjüngung erfolgt. Alle Bäume wurden in Brusthöhe vermessen, und die Durchmesserhäufigkeitsverteilung wurde drei und 24 Jahre nach Versuchsbeginn bestimmt. Ergänzend erfolgten Jahrringanalyse und Beprobung zur Untersuchung des Wachstums und von Holzfäuleschäden.
Die natürliche Sukzession wurde im Forstbezirk Nurlat, der die höchste Aspenkonzentration Tatarstans aufweist (37% der Waldfläche), untersucht. Neben Aspe und den genannten Arten kommen dort auch einige seltene Eichen (Quercus robur (L.)) vor. Mithilfe der Chronosequenzmethode wurde die Entwicklung von Eichen, Linden und Begleitarten auf 190 Versuchsflächen über einen Zeitraum von 60 Jahren erfasst, um die Sukzession nach Kahlschlag und die Ausprägung von Waldschäden zu bewerten.
Die Ergebnisse zeigen, dass die durchforsteten Varianten im gesamten Beobachtungszeitraum keine signifikanten Wachstumsunterschiede zur Kontrollgruppe aufwiesen. Betrachtet man jedoch die „Wechselwirkung der Variante mit dem Segment“, zeigten beide Durchforstungsmethoden nach der Behandlung einen signifikant höheren Zuwachs als die Kontrolle, wobei der Effekt der mechanischen Durchforstung dreimal so hoch war wie der der manuellen. Die LMM-Analyse ergab, dass beide Methoden positiv auf das Aspenwachstum wirkten, der stärkste Effekt jedoch bei der mechanischen Durchforstung auftrat. Bei bestandesweiser Betrachtung ist die manuelle Methode aufgrund ihres hohen Arbeitsaufwands und der geringen Reaktion des Bestandes als unpraktisch einzustufen. Auf Einzelbaumebene zeigte die Walzenbehandlung deutliche Vorteile.
Ein zentrales Ergebnis war, dass mit zunehmendem Durchmesser (BHD ≥ 28 cm) der Anteil verfaulten Holzes in der mechanischen Variante signifikant abnahm – ein Effekt, der bei der manuellen Behandlung nicht auftrat. Die Laboranalysen der Bohrkerne weisen die DNA verschiedener Basidiomyceten nach, nicht nur von Phellinus tremulae (Bond.) Bond. & Boriss, der in der Voruntersuchung der Stammscheiben identifiziert wurde.
Nach Kahlschlag zeigte sich eine starke Pionierphase mit Betula pendula und P. tremula, die mehr als 50 000 Wurzelbrutlinge ha⁻¹ bildete. Linde regenerierte vegetativ (14 000 Pflanzen/ha⁻¹), während Ahorn (4 000 Pflanzen/ha⁻¹) und Ulme (1 000 Pflanzen/ha⁻¹) sich generativ verjüngten. Junge Eichen traten nur in dreijährigen Parzellen auf. Im Verlauf von 45 Jahren entwickelten sich zweischichtige Bestände mit Aspe und Birke in der oberen sowie Ahorn und Ulme in der unteren Schicht; Linde erreichte nach 62 Jahren die obere Schicht. Die Aspen dominierten in den ersten 30 Jahren über 60% der Fläche, danach nahm ihr Anteil infolge von Stammfäule ab, während Linde zunahm.
Eichen kamen nur vereinzelt vor, meist als Überhälter älterer Bestände. Junge Eichen (BHD < 20 cm) wurden nur auf Parzellen festgestellt, auf denen Eichen bereits vor etwa 100 Jahren vorkamen. Damit deutet sich eine hohe Standortkontinuität und geringe natürliche Ausbreitung der Eiche an.
Zusammenfassend erlauben die erzielten Ergebnisse die Ableitung wichtiger Schlussfolgerungen und waldbaulicher Empfehlungen, die im Folgenden dargestellt werden.
Die Laboranalysen der entnommenen Bohrkerne zeigen, dass die Schäden an den Aspen nicht nur durch Ph. tremulae verursacht werden, sondern auch durch andere Basidiomyceten, die Sekundärinfektionen oder Saprobionten von Aspen sind.
Nur die mechanische Durchforstung führte zu einem deutlich beschleunigten Wachstum über mindestens 13 Jahre und damit zu verbesserter Holzqualität: die Fäule breitet sich in schnell wachsenden Stämmen langsamer aus. Mechanisch behandelte Bestände liefern somit in gleicher Zeit größere Mengen gesunden Holzes als unbehandelte und sind daher waldbaulich zu empfehlen, wenn vitale Einzelbäume gefördert werden sollen.
Die Untersuchung der natürlichen Sukzession ergab, dass P. tremula, B. pendula, A. platanoides, U. glabra und T. cordata nach Kahlschlag erfolgreich regenerierten. Im Laufe der Jahrzehnte verschob sich der Artenanteil: Linde (und teilweise Birke) überragten die Aspe, die ab 30 Jahren infolge von Fäule abstarb, während Ahorn und Ulme im Unterstand aufwuchsen. Eine natürliche Regeneration von Eichen wurde jedoch nicht beobachtet. Daher wird empfohlen, zur Wiederherstellung historischer Eichen-Linden-Wälder eine aktive Einbringung von Eichenpflanzen oder Eicheln (aktive Renaturierung) mit der Naturverjüngung von Linden und Begleitarten zu kombinieren. Diese kombinierte Renaturierung kann die Wiederentstehung artenreicher, stabiler Wälder fördern
Erwerbsteilhabe mittelalter Menschen in Ostdeutschland
No full textEine wesentliche Säule der Volkswirtschaft ist die Arbeitskraft der Menschen in einem Staat (Forner, 2022a). Die demografische Entwicklung in Deutschland beeinflusst dabei den Arbeitsmarkt stark negativ (Statistisches Bundesamt, 2023). Besonders die Generation der Babyboomer (Jahrgang 1957-1972) wird in den kommenden Jahren den Arbeitsmarkt verlassen (ebd.). Die Bevölkerung überaltert, was eine schrumpfende Erwerbsbevölkerung zur Folge hat und damit Herausforderungen für die Fachkräfteversorgung der Wirtschaft und die Versorgung der Menschen im Rentenalter bedeutet (Fitzenberger, Holleitner & Kagerl, 2024; Forner, 2022a). Eine unzureichende Fachkräfteversorgung kann einen Verlust an Wirtschaftskraft nach sich ziehen. Dieser kann mit einem Verlust an Wohlstand einhergehen und dieser korreliert neben anderen Faktoren mit der Gesundheit der Bevölkerung (Siegrist et al., 2022). Neben Migration oder der Erhöhung des generellen Arbeitsvolumens ist eine weitere Möglichkeit, Fachkräfte zu erhalten, indem Menschen so lange am Arbeitsmarkt teilhaben, wie es möglich und vertretbar ist (Garthe & Hasselhorn, 2023b; Gomez-Leon et al., 2019). Zusammenhänge zwischen Arbeit, Gesundheit, Familie, Berufsbiografie und verschiedenen Umweltfaktoren sind bekannt (Hasselhorn et al., 2015; Peter, 2022). In diesem Spannungsfeld liegt die Forschung zur Erwerbsteilhabe. Sie kann mit Erkenntnissen und tiefem Verstehen der Menschen dazu beitragen, volkswirtschaftliche, sozialpolitische und individuelle Entscheidungen zu treffen, um damit individuelle, ethische, wirtschaftliche oder politische Ziele zu erreichen.
Hasselhorn et al. (2015) modellierten die komplexen Zusammenhänge der Erwerbsteilhabe im Leben in der Arbeit (lidA) Denkmodell. Es werden vier zentrale Charakteristika der Erwerbsteilhabe im höheren Erwerbsalter bzw. des Erwerbsausstiegs dargestellt: die Komplexität, die Prozesshaftigkeit, die Individualität und die Strukturabhängigkeit der Erwerbsteilhabe (ebd.). Die Gründe für einen Erwerbsausstieg (prospektiv) sind vielfältig, korrespondieren jedoch mit den Gründen, die nach einem Erwerbsausstieg (retrospektiv) von Menschen genannt werden (Hasselhorn & Ebener, 2023). Ältere Beschäftigte wollen deutlich früher aus dem Erwerbsleben aussteigen, als sie zu arbeiten in der Lage wären (Garthe & Hasselhorn, 2023b). Verschiedene Einflüsse auf die Erwerbsperspektive wurden gefunden. Geschlecht, Selbstständigkeit, Lohn und Qualifizierung zeigen einen Einfluss (Naegele et al., 2020). Asdilvira et al. (2023) und Shanafelt et al. (2014) zeigen die negativen Auswirkungen von Arbeitsplatzunsicherheit und Arbeitsstress auf die Erwerbsperspektive. Breij und Deeg (2020) stellten heraus, dass hohe körperliche Anforderungen und geringe Selbstbestimmung am Arbeitsplatz zu einem früheren Renteneintritt führen. Ein niedrigerer sozioökonomischer Status erhöht das Risiko einer Frühverrentung (ebd.). Im Fehlzeiten-Report der AOK 2024 (Badura et al., 2024) wird beschreiben, wie die Mitarbeiterbindung durch Identifikation (Haslam et al., 2020) erreicht werden kann und Fachkräfte im Unternehmen gehalten werden. Schließlich betonten Heponiemi et al. (2008) den Einfluss von schlechter Gesundheit, geringer Arbeitsfähigkeit und organisatorischer Ungerechtigkeit auf die Rentenabsichten.
Ausgehend vom Stand der Forschung und der theoretischen Einordnung des Themas ergeben sich verschiedene forschungsleitende Fragen: A: Welche Zusammenhänge zwischen soziodemografischen Daten, der aktuellen Arbeitssituation, dem Gesundheitszustand, Optimismus, Selbstwirksamkeit, Resilienz, sozialen Beziehungen und längerer oder kürzerer Erwerbsperspektive gibt es? B: Wie drücken sich diese Zusammenhänge qualitativ in den Berufsbiografien der Menschen aus? Welche Typen lassen sich im Kontext längerer oder kürzerer Erwerbsperspektive bilden?
Um die Fragestellungen zu beantworten, wird eine Methoden-Triangulation und ein Querschnittsdesign verwendet (Mayring, 2001a). Um den prospektiven Renteneintritt in seiner Quantität zu erfassen und Hypothesen zu testen, werden standardisierte Daten quantitativ in der 34. Welle der sächsischen Längsschnittstudie (SLS; PAPI, CAPI) erhoben. Um biografische Aspekte (Elder, 2018) und Sozialisationsaspekte (Bourdieu, 2023) sowie handlungsleitende Gründe zu verstehen, werden lebenslauforientierte (Sackmann, 2013), qualitative narrative Interviews (Schütze, 1983) online face-to-face verwendet. Die Stichprobe der qualitativen Untersuchung besteht aus 25 nach demografischen Merkmalen ausgewählten Teilnehmenden der SLS (12 männlich, verschiedene Berufs- und Einkommensgruppen). Die quantitative Stichprobe besteht aus den Teilnehmenden der 34. Welle der SLS (N= 324, 47 % männlich, Geburtsjahr xd = 1972). Die qualitative Datenauswertung folgt dem Prozess der Typenbildung nach Kelle und Kluge (2010). Die quantitative Datenauswertung erfolgt über deskriptive und bivariate Statistik, um die aufgestellten Hypothesen zu testen.
Ergebnisse A: Es gibt Zusammenhänge zwischen der Erwerbsteilhabe und verschiedenen Aspekten der Arbeitssituation, der Branche, dem Wohnort, dem Geschlecht, dem Bildungsabschluss, der Selbstwirksamkeit und dem Optimismus, der Gesundheit, der Arbeitsbelastung, der sozialen Herkunft sowie dem sozialen Umfeld. Die Daten sprechen dafür, dass es keine eindeutigen Indikatoren für die prospektive Rentenabsicht gibt, sondern viele verschiedene schwache Zusammenhänge. Die Entscheidung über die Erwerbsteilhabe wird begleitet von der sozialen Herkunft, die sich durch die Biografie beschreiben lässt. Damit zeigt sich eine komplexe Struktur der Entscheidungsfindung des Einzelnen und die Abhängigkeiten von der Umwelt, die bereits im lidA-Denkmodell Hasselhorn et al. (2015) postuliert ist.
Ergebnisse B: Aus den erhobenen Daten, der Theorie und dem Forschungsstand werden Vergleichsdimensionen abgeleitet und ein Kategoriensystem zur Datenreduktion erstellt. Anschließend wird ein Merkmalsraum entwickelt sowie kontrastierende Fälle dargestellt. Es werden fünf Typen aus den qualitativen Daten und Transformationen der Daten empirisch erarbeitet. Die Typen lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: In Personen, die bis zur Rente mit 67 Jahren oder darüber hinaus arbeiten, und Personen, die vor dem gesetzlichen Rentenalter aus dem Erwerbsleben ausscheiden möchten. Die drei Typen mit längerer Erwerbstätigkeit sind: (1) Karriere-Sucher, (2) Zufriedene Arbeiter und (3) Notgedrungene. Die beiden Typen, die vorzeitig aus dem Erwerbsleben ausscheiden möchten, sind: (4) Gelassene und (5) Bedürftige. Die Stärke der erarbeiteten Typen liegt in der biografischen Herleitung und triangulativen Verknüpfung mit den quantitativen Daten. Die Typen sind nur teilweise quantitativ, jedoch stets qualitativ belegbar. Die Typen dienen als Vorlage für künftige Forschungen und als Orientierung für unternehmens- oder organisationsstrategische Entscheidungen. Zusätzlich zeigen die qualitativen Daten, wie soziale Ungleichheit sich durch den Lebenslauf der Menschen bis zur Rentenvorbereitung ausprägt. Limitationen: Die Stichprobe dieser Arbeit repräsentiert nicht gänzlich alle Ostdeutschen. Dennoch teilen alle Befragten die Erfahrungen der Wende und die Sozialisation der DDR. Das Querschnittsdesign verhindert die Prüfung von Zeit und Reifungseffekten und vermindert damit die Validität. Dennoch erhöht die Triangulation die Validität der gemessenen Zusammenhänge. Die biografische Herleitung vertieft und unterstützt das Verstehen der quantitativen Ergebnisse. Eine zentrale These dieser Arbeit ist, dass verbesserte Arbeitsbedingungen, eine Steigerung individueller Ressourcen und insbesondere ein identitätsstiftender sozialer Kontext die Erwerbsteilhabe fördern. Angesichts der demografischen Entwicklung in Deutschland wird die Notwendigkeit sozialpolitischer Maßnahmen zur Sicherung des Wohlstands und der volkswirtschaftlichen Leistungsfähigkeit deutlich. Daher ist das Forschungsfeld der Erwerbsteilhabe von zentraler Bedeutung für eine vorausschauende Zukunftsplanung.:Abkürzungsverzeichnis VI
Abbildungsverzeichnis VII
Tabellenverzeichnis VIII
Danksagung IX
Zusammenfassung X
Abstract XIII
1. Einleitung 16
2. Theoretischer Hintergrund zu Gesundheit, Altern, Arbeit, Rente und Biographie 19
2.1 Theoretische Einordnung des Gesundheitsbegriffs 19
2.2 Medizinpsychologie Perspektive 21
2.2.1 Theoretische Einordnung von Stress 22
2.2.2 Die Rente als Belohnungen und Planungsziel 25
2.2.3 Mitarbeiterbindung 26
2.2.4 Selbstwirksamkeit und Framing 27
2.3 Medizin- und lebenslaufsoziologische Perspektive 28
2.3.1 Soziale und gesundheitliche Ungleichheit 29
2.3.2 Soziale Reproduktion, Kapital und Habitus 34
2.3.3 Lebenslaufsoziologie 37
2.3.4 Biografie 38
2.3.5 Alter und Altersnormen 39
2.3.6 Altersrentenregelungen in Deutschland 42
3. Stand der Forschung der Erwerbsteilhabe 45
4. Forschungsleitende Fragestellung 61
5. Methodik 63
5.1 Lebenslaufanalyse 63
5.2 Quantitative Datenerhebung 64
5.2.1 Hypothesen 67
5.2.2 Quantitative Datenauswertung 69
5.2.3 Instrumente 70
5.3 Qualitativ Datenerhebung 73
5.3.1 Qualitative Auswertungsmethoden 74
5.4 Stichprobencharakteristik 76
5.4.1 Stichprobencharakteristik der quantitativen Daten 77
5.4.2 Stichprobencharakteristik der qualitativen Daten 80
5.5 Literaturrecherche 84
6. Ergebnisse 85
6.1 Quantitative Ergebnisse 85
6.1.1 Bivariate Statistik 88
6.1.2 Klärung der Hypothesen 94
6.2 Qualitative Daten 101
6.2.1 Kontrastierende Fälle 102
6.2.2 Fallvergleiche 106
6.2.3 Merkmalsraum 110
6.2.4 Typencharakterisierung 113
7. Diskussion 116
7.1 Diskussion der Hypothesen & Forschungsfrage A 116
7.1.1 Geschlecht 116
7.1.2 Arbeitsbedingungen 117
7.1.3 Gesundheit 120
7.1.4 Eine Kultur des Frühausstiegs 121
7.1.5 Soziodemografische Faktoren 123
7.1.6 Selbstwirksamkeit, Resilienz und Optimismus 125
7.2 Diskussion der Typen & Forschungsfrage B 127
7.3 Limitationen 132
7.4 Ausblick 133
8. Fazit 137
9. Literaturverzeichnis 138
10. Anhang 156
A. Interviewleitfaden 156
B. Quantitative Items 158
C. Liste der Codes 162
D. Quantitative Daten der Teilstichprobe der qualitativen Datenerhebung 179
E. Bivariate Zusammenhänge und deskriptive Statistiken der Gesamtstichprobe 184
E.1. Kreuztabellen & Chi Quadrat Tests 184
E.2. Korrelationen 229
E.3. t-Test 243
E.4. ANOVAs 280
E.5. Hypothesentests auf Normalverteilung 285
F. Erklärung über die Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben 287
G. Erklärung zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 28
From Colloids to Devices: I-III-VI₂ Nanocrystals for Novel Field-Effect Transistors
No full textSmartphones, computers, televisions, radios, power chargers - transistors can be found in almost every electronic device. Nowadays, such electronic components are expected to become smaller, flexible, and more powerful. However, a high-performance, flexible, thin-film transistor technology is still missing.
Semiconductor nanocrystals have the potential to serve as a platform for high-performance field-effect transistors. They are processed solution-based and they can overcome the low intrinsic carrier mobility of organic semiconductors. As an environmentally friendly example, chalcopyrite I-III-VI2 nanocrystals, especially CuInSe2, are synthesized via a controlled hot-injection method, enabling precise adjustments in size and stoichiometry. Next, their original, insulating, organic ligands are exchanged with short, inorganic ones, in an efficient, universally adaptable phase-transfer ligand exchange procedure. Highly concentrated dispersions in polar solvent are spin-coated at elevated temperatures, forming homogeneous, densely-packed thin films with tunable thicknesses. After contacting with gold source and drain electrodes, the final NC-based field-effect transistors can be characterized. Detailed studies demonstrate that the device performance depends critically on the nanocrystal size, the surround ligand environment, and device architecture, including thickness of the semiconducting layer, architecture, and selection of electrode material.
This work enables a better understanding of the complex network of nanocrystal-based electronic devices and the different influential parameters, paving the way for flexible and cost-effective electronic applications
TEX 4.0 – Enabling Industry 4.0 Skills in Textile SMEs
No full textDieses Handbuch wurde im Rahmen des Projekts TEX 4.0: Enabling Industry 4.0 Skills in Textile SMEs Erasmus+Project entwickelt, das von der EU kofinanziert wird. Das Projekt zielt darauf ab, einen Lehrplan zu entwickeln, der auf den Bedürfnissen von Ausbildern und Lernenden in der beruflichen Bildung (VET) im Bereich neuer digitaler Technologien für die Textil- und Bekleidungsindustrie basiert. Es enthält einführende Informationen zu folgenden Themen: Automatisierung der Textil- und Bekleidungsindustrie, Augmented Reality und virtuelles Prototyping, additive Fertigung (3D-Druck), CAD und CAM in der Bekleidungsindustrie, Robotik, Internet der Dinge, intelligente Textilien und Stoffe, soziale Auswirkungen von Textil 4.0, künstliche Intelligenz, Big Data, digitaler Produktpass und Lieferkettenmanagement. Die Inhalte sind so aufbereitet, dass sie überwiegend für Interessierte ohne Vorkenntnisse in diesem Bereich verständlich sind. Sie sollen einen Überblick über diese Technologien geben und zur Aufnahme einer beruflichen Ausbildung in diesem Bereich motivieren.This Handbook is developed within the Project TEX 4.0: Enabling Industry 4.0 Skills in Textile SMEs Erasmus+Project, co-funded by the EU. The project aims to develop a curriculum based on the needs of vocational education (VET) trainers & learners in the field of new digital technologies for textile and clothing industry. Included is introductory information, related to following topics: automation of the textile and clothing industry, augmented reality and virtual prototyping, additive manufacturing (3D Printing) CAD and CAM in the clothing, Robotics, Internet of Thinks, Smart textiles and fabrics, Social Implications of Textile 4.0, Artificial intelligence, Big data, Digital product passport and supply chain management. The content is prepared to be understandable for interesting persons without any knowledge in the area. It has to provide overview of these technologies and motivation to start vocational education in this area
UV Direct Laser Interference Patterning of Diffraction Gratings in Poly-Hydroxyethyl-Methacrylate Ophthalmic Polymers
No full textLaser-induced refractive index modification by using micro-structuration of diffractive optical devices in ophthalmic polymers is of great interest in the fields of Optics and Ophthalmology. In this work, poly-hydroxyethyl-methacrylate, PHEMA, polymers used as soft contact lenses were struc-tured with linear periodic patterns by means of Direct Laser Interference Patterning, DLIP. Periodic modulation on the surface of the polymer material was attained under two-beam interference with a Q-switched laser source with emission at 266 nm and 10 ns pulse duration. Features of the laser pro-cessed areas were studied as a function of both the laser fluence and the interference period. Topog-raphy of structured areas was investigated using optical confocal microscopy. Compositional andstructural modifications of the processed material were studied by means of micro-Raman spectros-copy, and scanning electron microscopy, SEM, confirming that at low laser fluences structured mate-rial remained unaltered. Finally, both diffractive properties and refractive index modification wereassessed through diffractive techniques under illumination of a continuous-wave 632.8 nm He-Nelaser resulting in values ranging 7.8×10-2 and 5.6×10-2
TEX 4.0 – Enabling Industry 4.0 Skills in Textile SMEs
No full textDieses Handbuch wurde im Rahmen des Projekts TEX 4.0: Enabling Industry 4.0 Skills in Textile SMEs Erasmus+Project entwickelt, das von der EU kofinanziert wird. Das Projekt zielt darauf ab, einen Lehrplan zu entwickeln, der auf den Bedürfnissen von Ausbildern und Lernenden in der beruflichen Bildung (VET) im Bereich neuer digitaler Technologien für die Textil- und Bekleidungsindustrie basiert. Es enthält einführende Informationen zu folgenden Themen: Automatisierung der Textil- und Bekleidungsindustrie, Augmented Reality und virtuelles Prototyping, additive Fertigung (3D-Druck), CAD und CAM in der Bekleidungsindustrie, Robotik, Internet der Dinge, intelligente Textilien und Stoffe, soziale Auswirkungen von Textil 4.0, künstliche Intelligenz, Big Data, digitaler Produktpass und Lieferkettenmanagement. Die Inhalte sind so aufbereitet, dass sie überwiegend für Interessierte ohne Vorkenntnisse in diesem Bereich verständlich sind. Sie sollen einen Überblick über diese Technologien geben und zur Aufnahme einer beruflichen Ausbildung in diesem Bereich motivieren.This Handbook is developed within the Project TEX 4.0: Enabling Industry 4.0 Skills in Textile SMEs Erasmus+Project, co-funded by the EU. The project aims to develop a curriculum based on the needs of vocational education (VET) trainers & learners in the field of new digital technologies for textile and clothing industry. Included is introductory information, related to following topics: automation of the textile and clothing industry, augmented reality and virtual prototyping, additive manufacturing (3D Printing) CAD and CAM in the clothing, Robotics, Internet of Thinks, Smart textiles and fabrics, Social Implications of Textile 4.0, Artificial intelligence, Big data, Digital product passport and supply chain management. The content is prepared to be understandable for interesting persons without any knowledge in the area. It has to provide overview of these technologies and motivation to start vocational education in this area
10. Fachtagung Baumaschinentechnik - Tagungsband: Automatisierung | Antriebssysteme | Bauverfahren
No full textDie 10. Fachtagung Baumaschinentechnik fand am 26. und 27. September 2024 in Dresden statt und widmete sich den aktuellen Entwicklungen auf dem Weg zu einer nachhaltigen, digitalisierten und automatisierten Bauindustrie. Ziel der Veranstaltung war der interdisziplinäre Austausch zwischen Forschung und Industrie zu innovativen technologischen Ansätzen, die eine Steigerung der Produktivität, die Reduktion von Bauzeiten, Kosten und Emissionen sowie die Bewältigung des Fachkräftemangels ermöglichen.
Ein zentraler Schwerpunkt der Tagung lag auf der Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen. Der Einsatz automatisierter und assistierter Systeme bietet erhebliche Potenziale zur Erhöhung von Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Arbeitssicherheit auf Baustellen. Trotz signifikanter Fortschritte bestehen weiterhin Herausforderungen hinsichtlich funktionaler Sicherheit, technologischer Komplexität, Kosten der Sensorik sowie fehlender Standardisierung. Der aktuelle Entwicklungsfokus liegt daher auf der Teilautomatisierung und der Koexistenz automatisierter und manueller Prozesse. Besonders die Integration von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) erfordert neue sicherheitstechnische und prozessuale Konzepte.
Ein weiterer thematischer Schwerpunkt betraf die Weiterentwicklung moderner Bauverfahren. Technologien wie der Einsatz von Baurobotern, die Modulbauweise und der Beton-3D-Druck eröffnen ein hohes Automatisierungs- und Effizienzpotenzial und erfordern gleichzeitig tiefgreifende Anpassungen bestehender Bauprozesse, Logistiksysteme und Infrastrukturen. Diese Entwicklungen verdeutlichen den steigenden Forschungs- und Entwicklungsbedarf im Bereich innovativer Bautechnologien.
Der dritte Schwerpunkt widmete sich den Antriebssystemen mobiler Arbeitsmaschinen. Die Branche befindet sich in einem tiefgreifenden technologischen Wandel, der von der Reduktion von Emissionen, der Steigerung der Energieeffizienz und dem Einsatz alternativer Antriebskonzepte geprägt ist. Trotz erheblicher Herausforderungen – darunter hohe Systemkosten, unzureichende Infrastruktur und technologische Limitierungen – bieten diese Entwicklungen große Chancen für die Transformation hin zu klimaneutralen Baumaschinen. Die Realisierung dieses Potenzials erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Industrie, Forschung und Regulierungsbehörden, um technologische, wirtschaftliche und normative Hürden schrittweise zu überwinden.
Insgesamt verdeutlichte die Fachtagung die zentrale Rolle der Baumaschinentechnik bei der Gestaltung einer zukunftsorientierten, digitalisierten, automatisierten und nachhaltigen Bauwirtschaft.:Bewertung von KI-basierten Personenerkennungsalgorithmen im Gefahrenbereich von Baumaschinen 7
Volker Waurich
Construction Future Lab gGmbH, Dresden
Kollisionsverhinderungssystem für schemelgelenkte Tandemwalzen 17
Andreas Telschow
BOMAG GmbH, Boppard
Automatisierung & Robotik im Straßenbau 31
Christian Richter
Professur für Baumaschinen, TU Dresden
Automatisierte Parametrierung von Systemmodellen für mobile Arbeitsmaschinen 49
Bernhard Sender
IFAS, RWTH Aachen
Re-Engineering/Retrofit als wirtschaftliche Alternative zum Austausch 63
Thomas Breitenbach
IBAF GmbH, Bochum
Towards Realistic Simulation of Construction Machines on The Example of Suction Excavator 73
Qi Li
RPTU, Kaiserslautern
Steuerung von Materialumschlagmaschinen mittels Reinforcement Learning 89
Thilo Bleumer
Liebherr-Hydraulikbagger GmbH, Kirchdorf
Teleoperation von Turmdrehkranen - Assistenzsysteme für das Kranfahren von morgen 103
Jochen Kiebler
Liebherr-Werk Biberach GmbH, Biberach
Effizienzbewertung von Hydraulikbaggern bei Erdbewegungsarbeiten 115
Simon Köhler
Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik, TU Dresden
Simulation komplexer Maschine-Prozess- Interaktionen - Ein Ansatz zur praxisorientierten Abbildung des Gesamtschwingungsverhaltens einer Maschine am Beispiel einer Wälzmühle 135
Lucas Baumeister
AG Baumaschinen- und Fördertechnik, Ruhr-Universität Bochum
Ermittlung der Abrasivität von grobkörnigen Böden im maschinellen Erd- und Tunnelbau - eine analytische Betrachtung des LCPC- Testverfahrens 151
Peter Erdmann
Institut für Bau- und Landmaschinentechnik, TH Köln
Ermittlung des Schwingungsverhaltens von Anbaugeräten für Mobilbagger 169
Anna Dudeck
Professur für Baumaschinen, TU Dresden
Effizienzsteigerung im Übergabeprozess von Mietbaumaschinen durch Einsatz von Computer Vision 185
Dierck Segelke
syniotec GmbH, Bremen
Automatische Analyse von Herstellprozessen bei Maschinen des Spezialtiefbaus mit Unterstützung von Trackern 195
Hans Regler
BAUER Maschinen GmbH, Schrobenhausen
Development of a scaled-down experimental framework for the investigation of control strategies and modeling of the vibrodriving process for pile installation 197
Francisco Williams Riquer
Institut für Geotechnik und Baubetrieb, TU Hamburg
Bodenmischen vom Ponton mit integrierter 3D GNSS Werkzeugvermessung - für eine Bodenverbesserungsmaßnahme in Schweden 209
Marcus Daubner
BAUER Spezialtiefbau GmbH, Schrobenhausen
Autonomie - Ein generischer Ansatz 217
Tobias Schmidt
Tobias Schmidt Innovations, Kreuzwertheim
Automatisierter Softwaretest für Baumaschinen 229
Hilmar Jähne
Hydrive Engineering GmbH, Freital
Timo Götz
Liebherr Hydraulikbagger GmbH
Efficiency of an Autonomous Bulk Material Transport 239
Korbinian Zöls
Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik, TU München
Entwicklung eines Assistenzsystems zur Wahl optimaler Prozessparameter für Bohrgeräte im Spezialtiefbau 251
Johannes Jodokus Plaßmann
Professur für Baumaschinen, TU Dresden
Anforderungen und Herausforderungen beim Einsatz der Brennstoffzellentechnologie zum Betrieb von Spezialtiefbaumaschinen 263
Cornelia Kerausch
BAUER Maschinen GmbH, Schrobenhausen
Exact determination of the angle on the cycle controlled hydraulic motor 267
Daniel Kriegl
Schwing GmbH, St. Stefan
Nachhaltigkeit durch maßgeschneiderte Legierungsentwicklung und Prozesstechnologien 277
Anne Boehm
Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW), Dresden
TheiaXR - Utilizing Extended Reality to assist excavator operators in the digitalized construction site 289
Sebastian Lorenz
Professur für Technisches Design, TU Dresden
Vernetzung und Kommunikation auf Baustellen als Geschäftsmodelle für Unternehmen 301
Tina Müller
TLGG Consulting GmbH, Berlin
MIC 4.0 BUS – Eine herstellerübergreifende Kommunikationsschnittstelle für Anbaugeräte 313
Katharina Schick, Thomas Zitterbart
Liebherr-Hydraulikbagger GmbH, Kirchdorf
Dietmar Fiel
Wacker Neuson Linz GmbH
Karlos und der Weg zum ersten gedruckten Gebäude aus Transportbeton mit einem mobilen Großraumroboter 325
Robin Degen
Putzmeister Holding GmbH, Aichtal
Monolithischer Beton-3D-Druck – Prozessoptimierung mittels Vibrationseintrag 333
Florian Storch
Professur für Baumaschinen, TU Dresden
AutoSpritzBau: Revolutionizing Construction with Automated Modular Spraying System 349
Rajesh Ranjan Nayak
Professur für Baumaschinen, TU Dresden
Antriebssysteme in Baumaschinen: Fokus Wasserstoff 367
Stefan Peters
Liebherr EMtec GmbH, Kirchdor
Konzeption, Entwicklung und empirische Evaluation eines KI-basierten, lernzielorientierten Feedbacksystems auf der Grundlage kompetenzorientierten Lehrens und Prüfens: Ein theoriegeleiteter Ansatz auf Basis eines instruktionsmodellierten Feedbackkonzepts mit geschlossener Wissensdomäne
No full textDie vorliegende Dissertation widmet sich der Entwicklung, Implementierung und empirischen Evaluation eines KI-gestützten adaptiven Feedbacksystems zur Förderung kompetenzorientierten Lernens in der Hochschulbildung. Zentrales Anliegen war die Frage, wie künstliche Intelligenz so gestaltet werden kann, dass sie curricular valide, lernzielgerichtete Rückmeldungen generiert und zugleich Motivation, Selbststeuerung und Lernleistung Studierender unterstützt. Im Gegensatz zu generativen KI-Systemen mit offenen, nicht validierten Wissensquellen basiert das entwickelte System auf einer geschlossenen, domänenspezifischen Wissensbasis, die aus explizit definierten Lehrzielen und Aufgabenmodellen generiert wurde. Das interdisziplinäre Forschungsdesign integriert Perspektiven der Lehr-Lern-Psychologie, der Didaktik und der Informatik. Das KI-System erzeugt sowohl formative als auch summative Rückmeldungen, die adaptiv an den individuellen Lernstand angepasst werden. Theoretische Grundlage bildet das Modell der parallelen Ziel- und Inhaltsvalidität (Schott & Azizi Ghanbari), das die Qualität und Zielgenauigkeit der Rückmeldungen sichert. Die Evaluation erfolgte über zwei empirische Studien: Studie I untersuchte an 100 Studierenden der Universität Leipzig und TU Dresden den Einfluss der KI-Feedbacks auf den Lernoutput. Insgesamt 4922 generierte Rückmeldungen führten zu signifikanten Verbesserungen in der Lehrzielerreichung und Textqualität. Studie II analysierte auf Basis der Academic Motivation Scale sowie den Modellen von Deci & Ryan und Bandura die motivationalen Effekte. Die Ergebnisse zeigen eine Steigerung der extrinsischen Motivation, eine Reduktion von Amotivation sowie positive Korrelationen zwischen Lernfortschritt und Motivationserleben. Die Rückmeldestrategien wurden zudem im Kontext der Cognitive Load Theory (Sweller), der Selbstbestimmungstheorie und der metakognitiven Selbststeuerung reflektiert. Die adaptiven Feedbacks reduzierten extrinsische kognitive Belastung und förderten den lernzielrelevanten „germane load“. Gleichzeitig wurde einer kognitiven Überlastung durch gezielte Dosierung entgegengewirkt.:1 Einführung und Forschungsziele
1.1 Forschungsziele
1.2 Aufbau der Arbeit
2 Theoretischer Rahmen
2.1 Kompetenzorientiertes Lehren und Prüfen
2.1.1 Definition Kompetenz
2.1.1.1 Die zugrunde liegende, festgelegte Kompetenzdefinition dieser Forschungsarbeit
2.1.2 Lehrziele und deren Definition
2.1.2.1 Die zugrunde liegende, festgelegte Definition der Lehrziele in dieser Forschungsarbeit
2.1.3 Lehrstoff- und Aufgabenanalyse
2.1.3.1 Kriterien und didaktische Anforderungen für die Konstruktion von Aufgaben
2.1.4 Lernerfolgsdiagnostik und Output-Evaluation
2.1.4.1 Modell der parallelen Ziel- und Contentvalidität
2.1.4.2 Anwendung des Modells für KI-gestützte Empfehlungen
2.2 Cognitive Load Theorie
2.2.1 Aufgabeninduzierte Beanspruchung
2.2.2 Lernzielrelevante Beanspruchung
2.2.3 Sachfremde Beanspruchung
2.2.4 Bedeutung der Cognitive Load Theorie für individuelles Lernen
2.3 Mentale Anstrengung in der Lern- und Lehrforschung
2.3.1 Leistungsmotivation
2.3.1.1 Definition in der Lern- und Lehrforschung
2.3.1.2 Leistungsmotivation nach Atkinson
2.3.1.3 Leistungsmotivation nach Heckhausen
2.4 Selbststeuerung
2.4.1 Selbstwirksamkeit nach Bandura
2.4.2 Förderung der Selbstwirksamkeit durch Lernangebote
2.4.3 Selbstreguliertes Lernen nach Zimmerman
2.4.4 Lernmotivation
2.4.5 Didaktische Verknüpfung von Kompetenzorientierung, kognitiver Belastung und Motivation
2.5 Stand der Forschung zu KI-basierten adaptiven Lern- und Lehrsystemen
2.5.1 Technologische Grundlagen von KI in Bildungssystemen
2.5.1.1 Künstliche Intelligenz
2.5.1.2 Large Language Modelle und ihr Einfluss auf das Bildungswesen
2.5.2 Pädagogische und didaktische Anwendungen von KI
2.5.2.1 Aktuelle didaktische und pädagogische Anforderungen an KI in adaptiven Lernumgebungen
2.5.2.2 Taxonomien und Technologien für KI in der Bildungsforschung
2.5.2.3 Beispiele adaptiver KI-Anwendungen im schulischen und hochschulischen Kontext
2.5.3 Formative und summative KI-gestützte Feedbacksysteme
2.5.3.1 Formative Feedbacksysteme und ihr didaktischer Nutzen
2.5.3.2 Summative Feedbacksysteme und ihre Grenzen
2.5.3.3 Quellen von Feedback
2.5.4 Herausforderungen und Forschungslücken in der KI-gestützten Bildung
2.5.4.1 Systematische Literaturanalyse zu KI-gestützten Feedbacksystemen
2.5.4.2 Identifikation der Forschungslücke und Ableitung offener Forschungsfragen
⸻
3 Forschungsdesign
3.1 Forschungsansatz und Methodik
3.1.1 Forschungsfragen und Hypothesen
3.1.2 Stichprobe und Teilnehmermerkmale
3.1.3 Methodik und Datenerhebung
3.1.4 Auswertungsmethode
3.1.5 Gütekriterien
3.2 Ethik und Datenschutz im Forschungsdesign
3.3 Zusammenfassung des Forschungsdesigns
⸻
4 Entwicklung des KI-basierten Feedbacksystems
4.1 Didaktische und methodische Grundlagen der KI-Implementierung
4.2 Anforderungen an das KI-Feedbacksystem
4.2.1 Didaktische Instruktion zur Generierung adaptiven Feedbacks
4.3 Technische Umsetzung des KI-Systems
⸻
5 Ergebnisse
5.1 Lernoutput im Kontext von KI-Feedbacksystemen
5.1.1 Pre-Test als Pilotstudie
5.1.1.1 Deskriptive Analyse
5.1.1.2 Inferenzstatistische Analyse
5.1.2 Primärerhebung
5.1.2.1 Deskriptive Analyse
5.1.2.2 Inferenzstatistische Analyse
5.1.3 Post-Test zur Validierung
5.1.3.1 Deskriptive Analyse
5.1.3.2 Inferenzstatistische Analyse
5.1.4 Zusammenfassung der Ergebnisse
5.2 Leistungsmotivation im Kontext von KI-gestütztem Lernen
5.2.1 Primärerhebung
5.2.2 Korrelation zwischen Motivation und Lernoutput
5.2.3 Interpretation der Korrelationsergebnisse
⸻
6 Diskussion
6.1 Interpretation der Ergebnisse der Studie 1
6.2 Interpretation der Ergebnisse der Studie 2
6.3 Gesamtinterpretation der Forschungsergebnisse
6.4 Forschungslücke und Implikationen für zukünftige Forschung
6.5 Limitationen der Studien
⸻
7 Schlussfolgerung
7.1 Zentrale Erkenntnisse und Beantwortung der Forschungsfragen
7.2 Implikationen für die Praxis
7.3 Ausblick und zukünftige Forschung
⸻
8 Anhänge
8.1 Literaturverzeichnis
8.2 Abkürzungsverzeichnis
8.3 Darstellung des Kompetenzzuwachses für das jeweilige Seminar
8.4 Teilausblick auf den Code des KI-basierten adaptiven Feedbacksystems
8.5 Fragebogen
8.6 GlossarThis dissertation focuses on the development, implementation, and empirical evaluation of an AI-based feedback system designed to support competence-oriented learning in higher education. The central research question investigates how artificial intelligence can be didactically and systematically designed to deliver valid, goal-aligned feedback that enhances students’ learning performance, motivation, and self-regulation. Unlike generative AI models such as ChatGPT, which rely on broad, non-validated knowledge sources, the system presented here is based on a domain-specific, closed knowledge model derived directly from curriculumbased learning objectives and instructor-defined tasks. The research adopts an interdisciplinary perspective, combining educational psychology, instructional design, and AI-based technology. The system was developed to generate both formative and summative feedback and to adapt this feedback dynamically to individual student progress. Central to its design is the model of parallel goal and content validity (Schott & Azizi Ghanbari, 2012 & 2014), which ensures that feedback is not only aligned with curricular goals but also promotes competence acquisition. A two-study empirical design was conducted to evaluate the system’s effectiveness. In Study I, 100 students from Leipzig University and TU Dresden participated in a quantitative analysis of learning outcomes. Across 4,922 feedback instances generated by the AI system, significant improvements were observed in the achievement of defined learning objectives and the quality of student submissions. Inferential statistics (e.g., t-tests, Wilcoxon tests, effect sizes) confirmed the effectiveness of the system. Study II examined the system’s impact on student motivation using the Academic Motivation Scale (AMS) and the theoretical frameworks of Deci & Ryan and Bandura. The findings showed an increase in extrinsic motivation and a significant reduction in amotivation, while intrinsic motivation remained stable. Correlational analyses indicated a close relationship between performance gains and motivational activation. The system’s instructional framework is further grounded in Cognitive Load Theory (Sweller), Self-Determination Theory (Deci & Ryan), the Expectancy-Value Model (Heckhausen), and theories of metacognitive self-regulation. The feedback was designed to reduce extraneous load while enhancing germane load, thus supporting cognitive efficiency without overwhelming learners.:1 Einführung und Forschungsziele
1.1 Forschungsziele
1.2 Aufbau der Arbeit
2 Theoretischer Rahmen
2.1 Kompetenzorientiertes Lehren und Prüfen
2.1.1 Definition Kompetenz
2.1.1.1 Die zugrunde liegende, festgelegte Kompetenzdefinition dieser Forschungsarbeit
2.1.2 Lehrziele und deren Definition
2.1.2.1 Die zugrunde liegende, festgelegte Definition der Lehrziele in dieser Forschungsarbeit
2.1.3 Lehrstoff- und Aufgabenanalyse
2.1.3.1 Kriterien und didaktische Anforderungen für die Konstruktion von Aufgaben
2.1.4 Lernerfolgsdiagnostik und Output-Evaluation
2.1.4.1 Modell der parallelen Ziel- und Contentvalidität
2.1.4.2 Anwendung des Modells für KI-gestützte Empfehlungen
2.2 Cognitive Load Theorie
2.2.1 Aufgabeninduzierte Beanspruchung
2.2.2 Lernzielrelevante Beanspruchung
2.2.3 Sachfremde Beanspruchung
2.2.4 Bedeutung der Cognitive Load Theorie für individuelles Lernen
2.3 Mentale Anstrengung in der Lern- und Lehrforschung
2.3.1 Leistungsmotivation
2.3.1.1 Definition in der Lern- und Lehrforschung
2.3.1.2 Leistungsmotivation nach Atkinson
2.3.1.3 Leistungsmotivation nach Heckhausen
2.4 Selbststeuerung
2.4.1 Selbstwirksamkeit nach Bandura
2.4.2 Förderung der Selbstwirksamkeit durch Lernangebote
2.4.3 Selbstreguliertes Lernen nach Zimmerman
2.4.4 Lernmotivation
2.4.5 Didaktische Verknüpfung von Kompetenzorientierung, kognitiver Belastung und Motivation
2.5 Stand der Forschung zu KI-basierten adaptiven Lern- und Lehrsystemen
2.5.1 Technologische Grundlagen von KI in Bildungssystemen
2.5.1.1 Künstliche Intelligenz
2.5.1.2 Large Language Modelle und ihr Einfluss auf das Bildungswesen
2.5.2 Pädagogische und didaktische Anwendungen von KI
2.5.2.1 Aktuelle didaktische und pädagogische Anforderungen an KI in adaptiven Lernumgebungen
2.5.2.2 Taxonomien und Technologien für KI in der Bildungsforschung
2.5.2.3 Beispiele adaptiver KI-Anwendungen im schulischen und hochschulischen Kontext
2.5.3 Formative und summative KI-gestützte Feedbacksysteme
2.5.3.1 Formative Feedbacksysteme und ihr didaktischer Nutzen
2.5.3.2 Summative Feedbacksysteme und ihre Grenzen
2.5.3.3 Quellen von Feedback
2.5.4 Herausforderungen und Forschungslücken in der KI-gestützten Bildung
2.5.4.1 Systematische Literaturanalyse zu KI-gestützten Feedbacksystemen
2.5.4.2 Identifikation der Forschungslücke und Ableitung offener Forschungsfragen
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3 Forschungsdesign
3.1 Forschungsansatz und Methodik
3.1.1 Forschungsfragen und Hypothesen
3.1.2 Stichprobe und Teilnehmermerkmale
3.1.3 Methodik und Datenerhebung
3.1.4 Auswertungsmethode
3.1.5 Gütekriterien
3.2 Ethik und Datenschutz im Forschungsdesign
3.3 Zusammenfassung des Forschungsdesigns
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4 Entwicklung des KI-basierten Feedbacksystems
4.1 Didaktische und methodische Grundlagen der KI-Implementierung
4.2 Anforderungen an das KI-Feedbacksystem
4.2.1 Didaktische Instruktion zur Generierung adaptiven Feedbacks
4.3 Technische Umsetzung des KI-Systems
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5 Ergebnisse
5.1 Lernoutput im Kontext von KI-Feedbacksystemen
5.1.1 Pre-Test als Pilotstudie
5.1.1.1 Deskriptive Analyse
5.1.1.2 Inferenzstatistische Analyse
5.1.2 Primärerhebung
5.1.2.1 Deskriptive Analyse
5.1.2.2 Inferenzstatistische Analyse
5.1.3 Post-Test zur Validierung
5.1.3.1 Deskriptive Analyse
5.1.3.2 Inferenzstatistische Analyse
5.1.4 Zusammenfassung der Ergebnisse
5.2 Leistungsmotivation im Kontext von KI-gestütztem Lernen
5.2.1 Primärerhebung
5.2.2 Korrelation zwischen Motivation und Lernoutput
5.2.3 Interpretation der Korrelationsergebnisse
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6 Diskussion
6.1 Interpretation der Ergebnisse der Studie 1
6.2 Interpretation der Ergebnisse der Studie 2
6.3 Gesamtinterpretation der Forschungsergebnisse
6.4 Forschungslücke und Implikationen für zukünftige Forschung
6.5 Limitationen der Studien
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7 Schlussfolgerung
7.1 Zentrale Erkenntnisse und Beantwortung der Forschungsfragen
7.2 Implikationen für die Praxis
7.3 Ausblick und zukünftige Forschung
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8 Anhänge
8.1 Literaturverzeichnis
8.2 Abkürzungsverzeichnis
8.3 Darstellung des Kompetenzzuwachses für das jeweilige Seminar
8.4 Teilausblick auf den Code des KI-basierten adaptiven Feedbacksystems
8.5 Fragebogen
8.6 Glossa
Untersuchung einer neuartigen Kurzschlusserkennungsmethode für Galliumnitrid-Leistungshalbleiter
No full textZiel dieser Dissertation ist die systematische Untersuchung einer neuartigen, schnellen und robusten Kurzschlusserkennungsmethode für Galliumnitrid (GaN) eHEMTs (engl. enhance-ment-mode High-Electron-Mobility-Transistors). Eine schnelle und robuste Kurzschlusserkennung für GaN-eHEMTs ist wichtig für die Etablierung der Leistungshalbleiter-Technologie in Anwendungen, in denen auftretende Kurzschlüsse begrenzt und aktiv ausgeschaltet werden sollen. Dies betrifft zum Beispiel Stromrichter, die an einer eingeprägten Gleichspannung arbeiten und in denen in spannungseinprägenden Kondensatoren eine größere Energie gespeichert ist, welche im Fehlerfall größere Schäden oder andere unzulässige Erscheinungen bewirken würde. Aktuelle GaN-eHEMTs besitzen bei hohen DC-Spannungen lediglich eine Kurzschlussfestigkeit von einigen Hundert Nanosekunden. Die vorliegende Arbeit befasst sich daher zunächst mit dem grundlegenden Funktionsprinzip und den Eigenschaften von GaN-Leistungshalbleitern, Strommessmethoden und der Charakterisierung von GaN-eHEMTs. Die Arbeit erläutert weiter eine gegenwärtig verwendete Kurzschlusserkennungsmethode für IGBTs (engl. Insulated-Gate-Bipolar-Transistors) genauer. Auf dieser Basis und dem Stand der Technik wird eine geeignete Kurzschlusserkennungsmethode für GaN-eHEMTs diskutiert und ausgearbeitet. Die neue, schnelle und robuste Kurzschlusserkennungsmethode basiert auf einer Entsättigungserkennung, die in ausgewählten IGBT-Treibern bereits integriert ist. In der aktuellen Form kann diese Entsättigungserkennung nicht für GaN-eHEMTs verwendet werden. Die Anwendung des Prinzips dieser Entsättigungserkennung erfordert eine Anpassung der Methode an GaN-Leistungshalbleiter. Die Entsättigungserkennung wird in zwei Schritten für die Verwendung an GaN-eHEMTs angepasst. Eine Gate-Source Spannungsüberwachung ersetzt im ersten Schritt die konstante Blanking-Zeit, um bei einem Kurzschluss-Typ 1 eine schnellere Reaktion der Kurzschlusserkennung zu gewährleisten. Die Gate-Source Spannung wird mit einem RC-Spannungsteiler gemessen und mit einer definierten Referenzspannung verglichen. In einem zweiten Schritt wird die Hochspannungsdiode dieser Anordnung eliminiert. Die parasitäre, nichtlineare Kapazität der Hochspannungsdiode führt zu unerwünschten Einkopplungen in die Logik bei großen du/dt der Drain-Source Spannung. Die Drain-Source Spannung wird deshalb ebenfalls mittels RC-Spannungsteiler gemessen und mit einer festen Referenzspannung verglichen. Die RC-Spannungsteiler werden bezüglich der Zeitkonstanten abgeglichen und erhöhen die Bandbreite der Messschaltung wesentlich. Die entwickelte Kurzschlusserkennungsmethode wird einer Methode mit konstanter Blanking-Zeit gegenüber gestellt. Die Methode mit konstanter Blanking-Zeit ist in ausgewählten Kurzschluss-ereignissen (zum Beispiel Kurzschlüsse des Typs 1) langsamer als die Kurzschlusserkennung mit Gate-Source Spannungsüberwachung. Die Kurzschlusserkennungsmethode wird erfolgreich an einem einzelnen GaN-eHEMT und an einer Parallelschaltung von zwei GaN-eHEMTs erprobt