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Inline-Qualitätsüberwachung beschichteter, metallischer Bipolarplatten nach dem Umformprozess
Get PDFMetallische Bipolarplatten (BPP) rücken immer mehr in den Fokus der Forschung. Daher stellt die Entwicklung geeigneter Methoden zur Inline-Qualitätsüberwachung eine wichtige Aufgabe dar. So sind unterschiedliche Beschichtungsverfahren und -strategien in der Entwicklung, die verschiedene funktionelle Eigenschaften des Produktes ermöglichen sollen. Sowohl nach dem Beschichtungsprozess, als auch dem nachgelagerten Umformprozess muss die Realisierung einer homogenen und fehlerfreien Schutzschicht gewährleistet sein. Die notwendige lückenlose Überprüfung der Oberflächen erzeugt dabei aufgrund der erforderlichen optischen Analyse in Verbindung mit angestrebten hohen Durchsatzraten in der Produktion große Datenmengen zur Auswertung. Um die Fehlererkennung im Produktionstakt zu ermöglichen, kommen massiv parallele Hardwarestrukturen (Multi-Core-CPUs, GPUs) zum Einsatz. Zusätzlich zu den Hardwarestrukturen werden auch dafür optimierte Auswertungsverfahren zur Erkennung BPP-spezifischer Oberflächen- und Beschichtungsfehler benötigt. Mit Hilfe optischer Sensorik können neben Mikrorissen in der Grundstruktur auch Schichtdefekte in der Oberfläche im Takt detektiert werden. Somit wird die Weitergabe defekter BPP an die Montage erfolgreich verhindert
Effects of through-plane ionomer gradients in PEMFC cathode catalyst layers
Get PDFThe production of components in polymer electrolyte membrane fuel cells is a widely researched topic and still has a lot of potential for optimization. Especially the reduction of used materials like ionomer and platinum in fuel cell electrodes and the improvement of their performance are highly desired. In this study we discuss the potential of structured cathode catalyst layers by introducing a through plane ionomer gradient. For this purpose different catalyst layers with a platinum loading of 0.25 mg/cm2 have been produced by screen printing, followed by extensive In-Situ characterization in a fuel cell test bench. The results show that combining high amounts of ionomer at the membrane/electrode interface, and decreasing amounts towards the gas diffusion layer enable a good protonic connection of the catalyst layer to the membrane while improving the performance in the high current area due to lower diffusion resistance. This trend was also supported by limiting current measurements, showing increasing diffusion resistances with higher ionomer contents at the gas diffusion layer interface
Experimentell-numerische Vorgehensweise zur Entwicklung von Probekörper-Setups für die Charakterisierung technischer Elastomere
Get PDFFür die Materialcharakterisierung und Parameteridentifikation von technischen Elastomeren werden homogene Probekörper benötigt. Eine besonders wichtige Beanspruchungsart ist dabei der einachsige Zug/Druck. Für Versuche dieser Art findet die Standard-Hantel Anwendung, die für kombinierte Zug-/Druckversuche geeignet ist. Allerdings lässt sich hier schon bei geringen Druckbelastungen ein inhomogener Messbereich detektieren. Ein Ziel dieser Arbeit besteht in der Entwicklung eines neuen und verbesserten Probekörpers, der für hochpräzise Zug-/Druckversuche geeignet ist. Im Gegensatz zur Standard-Hantel wird der für Messungen zugänglich gemachte homogene Messbereich deutlich verbessert. Darüber hinaus soll der Bereich der maximal erreichbaren Stauchung signifikant erhöht werden. Der Probekörper selbst weist dabei eine verhältnismäßig einfache Hantelgeometrie mit verlängertem Mittelteil auf. Durch ein spezielles Design der Halterungsgeometrie kann sowohl ein homogenes Verzerrungsfeld erreicht als auch eine hohe Knickstabilität gewährleistet werden. Die Grundidee besteht dabei darin, dass der Probekörper mit zunehmender Stauchung immer weiter mit der Halterungsgeometrie in Kontakt tritt und dadurch seine knickgefährdete Länge reduziert wird. Mit Hilfe eines speziellen Halterungsalgorithmus kann eine neue, verbesserte Halterungsgeometrie berechnet werden. Mit dem entwickelten Probekörper-Setup (bestehend aus Hantel- und Halterungsgeometrie) lassen sich dann eine Vielzahl phänomenologischer Eigenschaften von technischen Elastomeren wie Payne-
Effekt, Mullins-Effekt, Erholungs- und Relaxationsverhalten vorzugsweise bei extremen Stauchungen (bis zu 70 %) untersuchen.
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit besteht in der Entwicklung eines Scherprobekörpers zur Realisierung präziser Schermessungen. Das Design soll dabei auf einem flächigen Probekörper (Elastomermatte) beruhen, um Alterungsuntersuchungen, Untersuchungen mit faserverstärkten Materialien und Versuche mit Vorreckungen realisieren zu können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Scherprobekörpern soll dabei auf eine stoffschlüssige Verbindung mittels Kleben oder Anvulkanisieren aufgrund von Materialirritationen oder Schrumpf verzichtet werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diesbezüglich ein spezielles Fixierdesign mit Stiften entwickelt, welches zur Ausbildung nahezu homogener Scherdeformationen führt. Damit lassen sich eine Vielzahl wichtiger Eigenschaften bei einer annähernd homogenen Scherdeformation untersuchen.Homogeneous test specimens are required for material characterization and model parameter identification. An important kind of loading is uniaxial tension/compression. For this, a standard dumbbell is available for combined tension-compression tests. But even for small compressive strains the standard dumbbell leads to an inhomogeneous stress state in the measuring zone. One aim of this work is the development of a new test specimen, which is suitable for high-precision tension/compression tests. In comparison to the standard dumbbell the homogeneity in the measuring zone is significantly improved. Furthermore, the range of maximal compression is increased substantially. The test specimen itself consists of a slender dumbbell structure. By a special design of the mounting geometry, homogeneous stress and strain fields as well as a high stability can be achieved. For an increasing compression, the test specimen comes into contact with the mounting geometry and the critical length is reduced. By means of dynamic analysis, the mounting geometry was calculated and optimized. This method is a powerful tool for developing new mounting geometries, by taking into account both the stability and the homogeneity characteristic. With the developed specimen-setup (consisting of dumbbell and mounting geometry), the phenomenological characteristics of rubber like Payne effect, Mullins effect, recovery and relaxation behavior can be investigated up to a compressive strain of 70 %.
Another aim of this work is the development of a shear specimen, which enables precision shear measurements for large shear values. The design is based on a planar test specimen (rubber mat) in order to enable ageing tests, tests with fibre-reinforced materials and tests with pre-stretching. In contrast to other shear specimens, a material-locking connection by gluing or vulcanizing sould be avoided in consequence of material irritation or shrinkage. For this, a special fixing design was developed, which enables a uniform initiation of shear deformation for different rubber thicknesses. Finally, the new shear specimen enables the investigation of typical rubber properties
Manufacturing of Mechanical Supporting Foamed Sheets by Processing Free Flowing Phenolic Molding Compounds via Foam Extrusion
Get PDFManufacturing of Mechanical Supporting Foamed Sheets by processing
Free Flowing Phenolic Molding Compounds with the Foam Extrusion and its Characterizatio
Werkstoffeinflüsse auf den Spritzgussprozess von hochgefüllten Phenol-Formaldehydharz-Formmassen
Get PDFIm Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene duroplastische Formmassen laboranalytisch hinsichtlich der rheologischen und thermischen Eigenschaften untersucht. Es wurde u.a. gezielt die absolute Materialfeuchte gesteigert, um den Einfluss dieser auf das Fließ Härtungsverhalten zu charakterisieren. Anschließend wurden die Materialien auf einer hochinstrumentierten Spritzgussmaschine mit einem Fließspiralenwerkzeug untersucht. Dabei konnte ein direkter Zusammenhang zwischen dem Rückfluss und dem Plastifizierdrehmoment in Abhängigkeit der Materialfeuchte und der Prozessparameter detektiert werden . Des Weiteren wurden über die Differenzdruckmessung im Fließspiralenwerkzeug die scheinbaren Viskositäten über den Fließweg ermittelt. Hierbei konnten unterschiedliche Aufschmelzeffekte über die Fließweglänge in Abhängigke it der duroplastischen Formmasse, der absoluten Materialfeuchte und der Prozessparameter detektiert werden . Durch Schererwärmung konnte die Formmassentemperatur teilweise die Werkzeugtemperatur übersteigen. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften (Schlagzähigkeit, Biegefestigkeit) konnten keine signifikanten Einflussgrößen detektiert werden. Hinsichtlich des Tg konnten systematischen Unterschiede detektiert und begründet werden. Die beste Möglichkeit zur Ermittlung des Tg lieferte die TMA. Die thermischen Glasübergänge korrelieren mit den in der DSC ermittelten Aushärtegraden , wobei mit steigender Materialfeuchte ein geringer Aushärtegrad detektiert wird.Within this paper, the rheologieal and thermie eharaeteristies of different thermosetting molding eompounds were investigated using lab analysis methods. Among others, the absolute moisture eontent was inereased purposefully to investigate its influenee on the flow-euring behavior. Subsequently, the materials were analyzed using a highly instrumented injeetion-molding maehine and a flow spiral tool. A direet link between the baekflow and the plastifieation torque dependent on the moisture eontent and proeess parameters was deteeted . Furthermore, a measurement of the differential pressure was eondueted within the flow spiral to deteet the apparent viseosity over the flow path. Within this proeess, different melting effeets over the flow eurve length depending on the molding eompound, the absolute moisture eontent and proeess parameters were deteeted. The shear heating lead to a material temperature inerease of the molding eompound, whieh was partly higher than the tool temperature . Coneerning the meehanieal eharaeteristies (impaet strength, flexural strength), no signifieant influeneing faetors eould be deteeted. In eontrast, systematie differenees of the glass transition temperature were deteeted and their eause eould be explained. The best way to determine the glass transition is the TMA. The glass transition temperatures eorrelate with the degree of eure determined with the DSC, whereas an inereasing moisture eontent is assoeiated with a lower degree of eure
Parasocial Learning - The Impacts of Social Entities in Learning with Educational Videos
Get PDFIn der vorliegenden Synopse werden drei veröffentliche Publikationen gebündelt. Die Experimente tragen zur aktuellen wissenschaftlichen Diskussion über die positiven oder negativen Auswirkungen sozialer Entitäten und sozialer Hinweisreize in digitalen Lernmedien bei. Zunächst werden die theoretischen Grundlagen zusammengefasst. Weiterhin werden die Methoden, die zentralen Ergebnisse und auch die Implikationen und Limitationen diskutiert. Die bisherige und vor allem aktuelle Literatur zu diesem Forschungsschwerpunkt hat inkonsistente Ergebnisse hervorgebracht (z.B., Dinçer & Doğanay, 2017; Mayer & DaPra, 2012; Stull et al., 2018; Wang et al., 2018; Wilson, 2018). Klassische kognitive Lerntheorien wie die Cognitive Load Theory (CLT; Sweller, 1994; Kalyuga, & Singh, 2016) und die Cognitive Theory of Multimedia Learning (Mayer, 2014a) postulieren einen negativen Einfluss zusätzlich implementierter sozialer Entitäten auf Lernprozesse. Zusätzliches visuelles Material muss zwangsläufig zusätzlich zu dem eigentlichen Lernmaterial verarbeitet werden, wodurch eine kognitive Überlastung resultieren kann (Sweller et al., 2011). Soziale Entitäten wirken somit tendenziell ablenkend und sollten nicht implementiert werden. Andere Theorien, wie die Social Agency Theory (Mayer et al., 2003) oder die Cognitive-Affective-Social Theory of Learning with Media (CASTLM; Schneider et al., 2018b) postulieren im Gegensatz positive Einflüsse sozialer Entitäten und Hinweiszeichen auf Lernprozesse. Verfügbare kognitive Ressourcen werden nicht automatisch zur Schemakonstruktion genutzt (Huk & Ludwigs, 2009). Stattdessen aktivieren erst affektive, motivationale und auch soziale Prozesse diese Ressourcen. Soziale Entitäten können somit lernförderlich implementiert werden, da durch Prozesse der sozialen Identifikation, parasozialen Kommunikation sowie der affektiven und motivationalen Stimulation, Lernprozesse positiv beeinflusst werden können. Trotz dieser inkonsistenten Befundlage sind soziale Entitäten in zahlreichen Lernmedien integriert. Sichtbare Dozierende befinden sich in vielen Massive Open Online Courses (MOOCs; z.B., Hernandez et al., 2013). Zusätzlich zu Lehrvideos sind soziale Entitäten, wie beispielsweise pädagogische Agenten in interaktiven Lernmedien enthalten (Lin et al., 2013). Neben vollständigen Figuren, sind simplere soziale Hinweiszeichen, wie beispielsweise sichtbare Hände vor allem in Demonstrationsvideos integriert (Fiorella et al., 2017). Neben den empirischen Inkonsistenten besteht somit allerdings eine große praktische Relevanz. Mit experimentellen Untersuchungen muss der Forschungsschwerpunkt aufgegriffen und weiter ausdifferenziert werden.
Die inkludierten quantitativ-experimentellen Studien werden in Tabelle 1 zusammengefasst. Im Weiteren wird die Methodik der Untersuchungen kurz zusammengefasst. Hierzu werden Probanden, Designs der Studien, Materialen und Messverfahren der abhängigen Variablen skizziert. Wie auch bei den anschließenden Ergebnissen ist die Beschreibung stark komprimiert, um Redundanzen mit den enthaltenen Artikeln zu vermeiden. So werden in der Synopse jene relevanten Kernergebnisse präsentiert, welche später im Fokus der Diskussion stehen. Neben Lernergebnissen werden hierbei auch kognitive, soziale und affektive Variablen untersucht, um einen detaillierten Einblick in den Lernprozess zu erlangen. Daraus leiten sich die folgenden Implikationen, Limitation und zukünftigen Forschungsprozesse ab.
Es konnte experimentell festgestellt werden, dass durch gezielte Veränderungen des Designs, der Präsentation oder des Verhaltens von sozialen Entitäten Lernprozesse gefördert werden können. Dies spiegelt sich nicht nur in den Lernergebnissen wieder, auch Prozessvariablen wie bestimmte Facetten der parasozialen Interaktion konnten gezielt beeinflusst werden. Somit konnten Grundannahmen und Implikationen der Social Agency Theory und CASTLM experimentell gestützt werden. Die Wirkmechanismen sozialer Hinweisreize in Instruktionsvideos konnten herausgearbeitet werden und somit wurde durch theoriegeleitete experimentelle Methodik ein essentieller Beitrag zur gegenwärtigen Diskussion bezüglich sozialer Entitäten in multimedialen Lernumgebungen erbracht. Darüber hinaus können aus den Untersuchungen unmittelbare praktische Implikationen zur Gestaltung sozialer Entitäten abgeleitet werden.
Die vorliegende Synopse zielte darauf ab zu untersuchen, wie soziale Entitäten möglichst effektiv in Lernumgebungen integriert werden können. Sie untersucht allerdings nicht ob eine grundlegende Integration sinnvoll ist, da keine Kontrollgruppen ohne Entitäten untersucht wurden. Diese bisherige Einschränkung ist eine Forschungsherausforderung gegenwärtiger und zukünftiger Projekte des Autors. Weiterhin sind die einbezogenen Studien der Synopse Grundlage weiterer Forschungsprojekte zu Effekten von Perspektive, Stimme und Verhaltensweisen von Personen und pädagogischen Agenten in Lehr-/Lernszenarios
Einsatz des Intelligent Cluster Index in verteilten, dezentralen NoSQL-Systemen
No full textSowohl im Zusammenhang mit der durch den Menschen verursachten Erzeugung von Daten, als auch durch maschinell herbeigeführte Kommunikationsaufwände besteht der Wunsch, aus diesen Daten unter verschiedenen Gesichtspunkten Informationen zu gewinnen. Außerdem wächst die Menge der auszuwertenden Daten stetig. Als technische Grundlage zur Erfassung und Verarbeitung dieser Datenaufkommen werden skalierbare Systemkonzepte genutzt, die Datenwachstum durch inhärente Skalierbarkeit begegnen. Unter analytischen Gesichtspunkten handelt es sich um BigData-Systemkonzepte, deren technische Basis häufig durch nichtrelationale NoSQL-Systeme gebildet wird.
In dieser Arbeit werden auf Basis der Growing Neural Gas, einem künstlichen Neuronalen Netz, zwei verteilte Algorithmen zum Erlernen inhaltlicher Merkmale für die Datenorganisation mit einem inhaltsorientierten Index betrachtet. Des Weiteren wird der inhaltsorientierte Index ICIx für Column Family Stores adaptiert, um die Informationsgewinnung in verteilten, dezentralen Systemen auch nach Merkmalen inhaltlicher Ähnlichkeit zu ermöglichen.
Die durchgeführten Versuche zeigen, dass die verteilten Varianten des Growing Neural Gas Daten ohne Qualitätsverlust repräsentieren können. Außerdem ergibt die Anwendung der durch dieses künstliche Neuronale Netz organisierten Daten, dass die betrachtete Indexstruktur auch in verteilten, dezentralen Systemen den Datenzugriff gegenüber vergleichbaren Indizes beschleunigt.Both in the context of man-made data generation and machine-generated communication efforts, there is a desire to extract information from these data from a variety of perspectives. In addition, the amount of data to be evaluated steadily increases. As a technical basis for the collection and processing of this data volume, scalable system concepts are used that counteract data growth through inherent scalability. From an analytical point of view, these are BigData system concepts whose technical basis is often formed by non-relational NoSQL systems.
In this work, based on the Growing Neural Gas, an artificial neural network, two distributed algorithms for the acquisition of content characteristics for data organization with a content-oriented index are considered. Furthermore, the content-oriented index ICIx for Column Family Stores will be adapted to enable information gathering in distributed, decentralized systems, even in terms of similarity in content.
The experiments show that the distributed variants of Growing Neural Gas can represent data without loss of quality. In addition, the application of the data organized by this artificial neural network results in the fact that the index structure in question also accelerates the data access in comparison to comparable indices in distributed, decentralized systems
Auslegung von Stetigförderern mit Kunststoffgleitketten
Get PDFTransportketten aus thermoplastischen Kunststoffen gehören zu den am häufigsten eingesetzten Zugmitteln in der Stetigfördertechnik. Wesentliche Vorteile, insbesondere gegenüber Stahlketten, sind eine geringe Masse, eine hocheffiziente Fertigung sowie sehr gute Reibungs- und Verschleißeigenschaften, die den schmierungsfreien Betrieb der Förderer ermöglichen. Die Dimensionierung der Förderanlagen erfolgt primär über eine zulässige Kettenzugkraft. Das setzt voraus, dass sowohl die im System vorherrschende als auch die für die Kette ertragbare Zugkraft bekannt ist. Der Beitrag behandelt zum einen die Herausforderungen bei der Ermittlung dieser Werte, z. B. lastabhängige Reibkoeffizienten und fehlende Dauerfestigkeitswerte. Zum anderen wird auf die reibungsbedingte Erwärmung der Gleitelemente eingegangen. Diese beeinflusst signifikant die mechanischen Eigenschaften und führt teilweise zum Aufschmelzen der Kunststoffelemente, wird jedoch nach den üblichen Dimensionierungsmethoden nicht berücksichtigt.Transport chains made of thermoplastic materials are among the most frequently used traction mechanisms in conveying technology. Fundamental advantages, in particular compared to steel chains, are a low mass, a highly efficient production and excellent friction and wear properties
that allow lubrication-free operation of conveyors. The dimensioning of conveyor systems is primarily carried out via a permissible chain tractive force. This presupposes that the system's prevailing forces and the chain's maximum allowable tractive force are known. The paper deals
on the one hand with the challenges of identifying these values, such as load-depending coefficients of friction and missing fatigue strength values. On the other hand, the frictioninduced heating of the sliding elements is discussed. This heating significantly affects the mechanical properties and partially leads to melting of the plastic elements, but is not taken into account by the common dimensioning methods
Children’s Independent Mobility: Current Knowledge, Future Directions, and Public Health Implications
No full textEnvironmental changes significantly impact health behavior. Active travel behavior is mostly affected by increasing motorization, urban sprawl, and traffic safety. Especially for children, active and independent travel can contribute to physical activity, social and motor development, and other health-related outcomes. A reduced number of children engaging in independent mobility over the last 20 years demanded researchers to further examine the construct of children’s independent mobility. By examining relevant literature, this narrative review aims to provide the current state of knowledge on children’s independent mobility, and identify future directions in research, as well as practical implications. From a public health perspective, considering children’s independent mobility in intervention programs is recommended, since it is associated with numerous health and environmental benefits. To develop interventions, multilevel socio-ecological influences on children’s independent mobility are widely examined; however, evidence is limited due to heterogeneous measurements and a lack of high-quality prospective studies. To oppose the decline in children’s independent mobility, further analysis using comparable measures is needed to understand the determinants of children’s independent mobility and to enable international comparison
Formale Modelle zur Verarbeitung und Schätzung von Auftretenshäufigkeiten
No full textDie Verarbeitung von Auftretenshäufigkeiten spielt eine wichtige Rolle in alltäglichen Urteilsprozessen. Die spontane Wahl eines Mittagessens in der Mensa, kann durch die Häufigkeit, mit der bestimmte Mahlzeiten früher gegessen wurden beeinflusst werden (Birch & Marlin, 1982). Für die Erforschung intuitiver Häufigkeitsschätzungen haben sich in der Vergangenheit zwei Forschungsstrategien etabliert. Zum einen die experimentelle Forschung hierbei stehen separate Hypothesen zur Häufigkeitsverarbeitung im Vordergrund. Zum anderen wurden formale Modelle entwickelt, um die Schätzungen von Auftretenshäufigkeiten abzubilden und zu simulieren. Formale Modelle bieten eine algorithmische Beschreibung kognitiver Prozesse, die einige Vorteile gegenüber einzelnen Hypothesen besitzen. Formale Modelle bilden den Prozess der Häufigkeitsschätzung ganzheitlich ab. Dadurch werden verschiedene Teilprozesse wie die Enkodierung, Lernen, Speichern und der Abruf von Informationen integriert und verbunden. Außerdem sind diese Modelle hinsichtlich ihrer Vorhersagen sehr präzise, denn es wird genau definiert, was während der einzelnen Teilprozesse geschieht und auch die Auswirkungen von anderen Einflussvariablen können in das Modell integriert werden. Für die Verarbeitung von Häufigkeiten wurden verschieden Modelle vorgeschlagen. Sedlmeier (1999) entwickelte mit den PASS Modellen neuronale Netzwerke auf Basis des assoziativen Lernens. MINERVA 2 ist ein instanzenbasiertes Modell, in dem jedes Ereignis separat gespeichert wird (Hintzman, 1988). TODAM 2 (Murdock, Smith & Bai, 2001) basiert auf Convolution und REM (Shiffrin & Steyvers, 1997) nutzt die Differentiation um Häufigkeitsverarbeitung zu erklären. Diese Modelle wurden genutzt, um spezifische Vorhersagen für verschiedene Experimente zur Häufigkeitsverarbeitung zu generieren.
Dabei wurden die Bedeutung von Aufmerksamkeit, der Einfluss der Größe von Stimuli, die Auswirkung von Vorwissen und der Effekt der Ähnlichkeit von Stimulusmaterial experimentell untersucht. Mit Ausnahme der Größe konnten alle anderen Variablen als Einflussfaktoren bestätigt werden. Die Vorhersagen der PASS Modelle und von MINERVA 2 zeigten die besten Passungen zwischen Modellvorhersagen und empirischen Daten. Abschließend werden Verbesserungsvorschläge für die formalen Modelle und für die Erforschung von Häufigkeitsschätzungen erarbeitet und diskutiert