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Topologieoptimierung mit Ansys AIM und Ansys Workbench
No full textDurch die neue Schweißfunktionalität in Creo 4, welche es ermöglicht Schweißnähte als Volumengeometrie zu modellieren, entstehen viele neue Möglichkeiten zur Berechnung der Spannungen innerhalb der Schweißnähte. Damit einhergehend entstehen neue Möglichkeiten zur Berechnung und Evaluierung dieser Schweißnähte nach den Richtlinien der FKM. Die Berechnung anhand der FKM-Richtlinien soll hierbei anhand der zwei Simulationstools Creo Simulate und Ansys Simulation dargestellt werden
Simultane Zwillingspolymerisation von Silizium- und Borzwillingsmonomeren
Get PDFIn der vorliegenden Arbeit wurden Bor- und Siliziumzwillingsmonomere mit Salicylalkohol und Methoxybenzylalkohol als Reaktanden synthetisiert. Die erhaltenen Verbindungen wurden mittels spektroskopischer Methoden charakterisiert und anhand von thermischen Analysemethoden umfassend hinsichtlich ihrer Polymerisierbarkeit untersucht. Durch die Kombination verschiedener Monomere in der Simultanen Zwillingspolymerisation gelang es, organisch-anorganische, nanostrukturierte Hybridmaterialien herzustellen.
Die säure- und basenkatalysierte Simultane Zwillingspolymerisation von 2,2’-Spirobi[4H-1,3,2-benzodioxasilin] und 2,2’-disubstituierten 4H-1,3,2-Benzodioxasilin-Zwillingsmonomeren ermöglichte es, Hybridmaterialien bestehend aus Siliziumdioxid, Polysiloxan und Phenolharz zu synthetisieren. Der Einfluss der verschiedenen Substituenten am Silizium auf die Ausbildung des anorganischen Netzwerkes wurde mittels Festkörper-NMR-Spektroskopie untersucht. Die mechanischen Eigenschaften der Hybridmaterialien wurden mittels Nanoindentation analysiert.
Das Tetra-n-butylammonium-bis(ortho-hydroxymethylphenolato)borat wurde gemeinsam mit 2,2’-Spirobi[4H-1,3,2-benzodioxasilin] zu einem Hybridmaterial aus Siliziumdioxid, Boroxid und Phenolharz umgesetzt. Hier erfolgte die Aufklärung der molekularen Struktur neben der Festkörper-NMR-Spektroskopie vorwiegend mittels IR- und Röntgenphotoelektronenspektroskopie. Die erhaltenen Materialien wurden mittels TGA-Messungen an Luft und UL94 hinsichtlich ihrer Eignung als Flammschutzmaterialien untersucht.
Die Herstellung von Siliziumdioxid/Boroxid/Anisolharz-Hybridmaterialien gelang durch die Alternierende Simultane Zwillingspolymerisation von methoxysubstituierten Zwillingsmonomeren. Hierbei stand die Kombination von Monomeren mit unterschiedlichen Reaktivitäten bezüglich der Carbeniumionenstabilität und der pi-Nukleophilie im Vordergrund, um den Einfluss auf das Reaktionsverhalten und die Produktbildung zu untersuchen.
Weiterhin wurden aus den Hybridmaterialien zudem poröse Kohlenstoffe und Oxide hergestellt und deren Eigenschaften mittels Stickstoffsorptionsmessungen analysiert
Synthesen und Reaktionen neuer, funktionalisierter Azide
Get PDFIn der vorliegenden Arbeit werden drei Hauptthemen behandelt: Ein Teilgebiet stellen die Umsetzungen der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen in nucleophilen Substitutions- und Eliminierungsreaktionen dar, die zu neuen, teils hochexplosiven Aziden führen. Durch Derivatisierung mittels 1,3-dipolarer Cycloaddition mit Cyclooctin können diese Verbindungen in ungefährlichere Triazole überführt und anschließend eindeutig mit Hilfe der NMR-Daten, hochaufgelösten Massenspektren und/oder Elementaranalysen charakterisiert werden. Des Weiteren werden im Bereich der Propargylazide zwei Themengebiete erneut aufgegriffen. Ein Teilgebiet stellt die Kupfer(I)-katalysierte 1,3-dipolare Cycloaddition dar, die anhand verschiedener Lösungsansätze zu besser löslichen Heterocyclophanen führen sollte. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der intramolekularen Abfangreaktion von Triazafulvenen, die durch Cyclisierung gebildet werden und unter einem weiteren Ringschluss mit einer nucleophilen Seitenkette zu Triazolen reagieren. Dabei werden Propargylazide durch [3,3]-sigmatrope oder baseninduzierte, prototrope Umlagerung zu den Allenylaziden umgesetzt, die als Vorläufer der Triazafulvene fungieren.:Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis IX
THEORETISCHER TEIL 1
1 Einleitung 1
1.1 Organische Azide − Geschichte, Eigenschaften, Herstellung und Folgereaktionen 1
1.2 Synthese der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen 21 und 22 über die Alpha-Azidoalkohole 26 5
1.3 Die Geschichte der Propargylazide 18 und deren Folgereaktionen 7
1.3.1 Synthese von Heterocyclophanen 46 ausgehend von Propargylaziden 18 via 1,3-dipolarer Cycloaddition 8
1.3.2 Umlagerung der Propargylazide 18 zu den Allenylaziden 37 mit anschließender, nucleophiler Abfangreaktion zu den Triazolen 39 11
1.4 Motivation und Zielsetzung 13
2 Ergebnisse und Diskussion 15
2.1 Folgereaktionen der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen 21 und 22 15
2.1.1 1,3-dipolare Cycloaddition mit Cyclooctin 16
2.1.2 Nucleophile Substitution 17
2.1.3 Eliminierung von Halogenwasserstoff 21
2.1.4 Herstellung und Umsetzung des 1,1-Diazidoethens (80e) 23
2.2 Herstellung neuer Heterocyclophane 46 aus Propargylaziden 18 durch eine „Ein-Topf“-Synthese 29
2.2.1 Darstellung geeigneter Vorläufersubstanzen 18 29
2.2.2 Umsetzung der Propargylazide 18 via CuAAC 32
2.3 Intramolekulare Abfangreaktionen von Triazafulvenen 38 45
2.3.1 Bildung des Allenylazids 37 über eine [3,3]-sigmatrope Umlagerung und die weitere Reaktion zum Triazol 39 45
2.3.2 Baseninduzierte, prototrope Umlagerung über die Allenylazide zu den Triazolen 61
3 Zusammenfassung 69
3.1 Ausblick 75
EXPERIMENTELLER TEIL 77
4 Verwendete Geräte und allgemeine Anmerkungen 77
5 Synthesevorschriften 79
5.1 Synthese und Folgereaktionen der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen 79
5.1.2 Umsetzung der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen mit TMGA 83
5.1.3 Umsetzung der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen mit NBu4SCN 85
5.1.4 Umsetzung der 1-Azido-1-halogen-Verbindungen mit tBuOK 88
5.2 Synthese der Heterocyclophane 95
5.2.1 Synthese von 1-Butoxybut-3-in-2-ol (90b) 95
5.2.2 Synthese des 1-Butoxybut-3-in-2-yltosylats (91b) 95
5.2.3 Synthese von 3-Azido-4-butoxybut-1-in (18b) 96
5.2.4 Umsetzung von 3-Azido-4-butoxybut-1-in (18b) mit Methanol 98
5.2.5 Synthese von 3-Azido-4-phenoxybut-1-in (18c) 98
5.2.6 Umsetzung von 3-Azido-4-phenoxybut-1-in (18c) mit Methanol 100
5.2.7 Synthese von 1-Butoxy-4-trimethylsilylbut-3-in-2-ol (101) 100
5.2.8 Synthese von 1-Butoxy-4-trimethylsilylbut-3-in-2-yltosylat (102) 101
5.2.9 Synthese von 3-Azido-4-butoxy-1-trimethylsilylbut-1-in (18d) 102
5.2.10 Synthese von 4-(1-Azido-2-butoxyethyl)-1,2,3-triazol (39b) 102
5.2.11 Alkylierung von 4-(1-Azido-2-butoxyethyl)-1,2,3-triazol (39b) mit Propargylbromid 103
5.2.12 Synthese von 4-(1-Azido-2-phenoxyethyl)-1,2,3-triazol (39c) 105
5.2.13 Alkylierung von 4-(1-Azido-2-phenoxyethyl)-1,2,3-triazol (39c) mit Propargylbromid 105
5.3 Intramolekulare Abfangreaktion von Triazafulvenen 107
5.3.1 Synthese der Ethinyl-substituierten Heterocyclen 107
5.3.2 Synthese der Propargylazide als Vorläufersubstanzen 109
5.3.3 Produkte der intramolekularen Abfangreaktion 118
LITERATURVERZEICHNIS 129
6 Anhang 136
DANKSAGUNG 280
BIOGRAPHIE, VERÖFFENTLICHUNGEN, VORTRÄGE UND POSTER 282
SELBSTSTÄNDIGKEITSERKLÄRUNG 28
Increasing the Position Precision of a Navigation Device by a Camera-based Landmark Detection Approach
Get PDFThe main objective of this paper is to discuss a platform which can provide accurate
information to moving objects like a car in poor environmental conditions where the use of signals of GPS is not possible. This approach is going to integrate imaging sensor data into an inertial navigation system. Navigation systems are getting smart and accurate but still, an error occurs at long distances causing a failure to find out accurate location. In order to increase the accuracy front camera in a car is proposed as a sensor for the navigation system. Before this problem is solved with the help of extended Kalmanfilter but still, the small error occurs. In order to find out, accurate location landmarks will be detected from the real-time environment and will be matched with the landmarks which are already stored database. Detection is the challenge in an open environment in which object must be illumination invariant, pose invariant and scale invariant. Selection between algorithms according to the requirement is important. SIFT is a feature descriptor which creates the description of features in an image and known as the more accurate algorithm. Speeded up robust features (SURF) is another algorithm in computer considered as fast and less accurate than SIFT. Most of the time it is not a problem with given algorithms but the feature is not detected or matched because of illumination, scale, and pose. In this condition use of filters and other techniques is important for better results. Better results mean required information from images must extract easily, this part is obtained with the help of computer vision and image processing. After creating matched images data, this data is given to navigation data calculation so that it can produce an exact location based on matched images and time calculation. Navigation data calculation unit has the connection with Landmark Database so navigation system can compute that at this point landmark is present and it is matched and assure that given location is accurate. In this way accuracy, safety and security can be assured
Automatisierte Bewertung von Blistern zur Optimierung der Gesamtprozesskette Aluminium-Strukturbauteile
Get PDFNeu entstehende Prozessketten und Technologien mit hoher Komplexität gepaart mit geometrisch immer komplexeren Bauteilen und massiv steigenden Stückzahlenanforderungen führen zu neuen Forschungsfragen hinsichtlich Effizienzsteigerung und Technologieweiterentwicklung.
Für die faktenbasierte Identifizierung, Validierung und Nutzung von Wirkketten in komplexen Prozessketten wird in dieser Dissertation ein neuer Ansatz vorgestellt, der in der Prozesskette Aluminium-Strukturbauteile am Fehlerbild Blister validiert wird. Voraussetzung für die Identifizierung von Wirkketten innerhalb komplexer Prozessketten sind definierte Fehlerbilder und eine objektive Erfassung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden mit der Entwicklung einer Richtlinie für Blister sowie einer automatisierten Anlage zur Detektion von Blistern genau diese Grundvoraussetzungen für die Identifizierung und Validierung von Wirkketten sprich komplexen Prozesszusammenhängen geschaffen.
Die daraus gewonnenen Erkenntnisse lassen sich direkt auf die laufende Serienproduktion, Serienplanung und Forschung anwenden. Dies führt zu einer Effizienz- und Stabilitätssteigerung laufender und zukünftiger Prozessketten, darüber hinaus lassen sich die Potenziale einer Technologie hinsichtlich Gewichtseinsparung, Funktionsintegration oder Einsatzmöglichkeiten noch weiter ausreizen.
Für zukünftige Herausforderungen in immer komplexer werdenden Prozessketten kann diese Vorgehensweise als Leitfaden für die Identifizierung und Validierung von Wirkketten sowie die anschließende Nutzung der gewonnenen Erkenntnisse in den Bereichen Serienproduktion, Serienplanung und Forschung verwendet werden
Zwillingspolymerisation - Ein neues Polymerisationsverfahren zur Synthese von Nanokompositmaterialien und mikroporösen Materialien und dessen Mechanismen
Get PDFDie vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung bisher bekannter Methoden der Erzeugung von Kompositmaterialien. Bisherige Methoden wie der Sol-Gel-Prozess und der Einsatz von Hybridmonomeren dienten als Ausgangsbasis der Forschung und das Ziel bestand in der Entwicklung eines neuen Prozesses, der frei von den Nachteilen der bekannten Methoden ist und dennoch Komposite gleicher oder besserer Qualität (Mikrostruktur) liefert. Nach theoretischer Vorbetrachtung konnte das neue Prinzip der ‚Zwillingspolymerisation’ – bei der spezielle Hybridmonomere mit besonderer Reaktivität zum Einsatz kommen – praktisch realisiert und noch verbessert werden. Die Herausforderung bestand demnach in der genauen Analyse des Mechanismusses der Zwillingspolymerisation und dessen weitere Verbesserung. Dies geschah durch die Synthese von neuen angepassten ‚Zwillingsmonomeren’, die einem abgewandelten Reaktionsweg folgen. Im Mittelpunkt der Arbeit steht ein Monomer, das Silizium als Zentralatom trägt, welches zweifach chelatartig mit 2-Hydroxybenzylalkohol verestert wurde. Durch Einstellung der Reaktionsparameter konnten nun Nanokompositmaterialien erzeugt werden, dessen Einzelphasen Phenolharz- und SiO2-Abarten sind. Neben der Analytik und Beschreibung dieser Kompositmaterialien wird die Möglichkeit der Umwandlung in mikroporöse Materialien dargestellt. Ein weiterer Anspruch der Arbeit bestand in der Aufklärung des Polymerisationsmechanismusses durch theoretische Vorbetrachtungen, computergestützte Rechnungen sowie durch genaue Produktanalysen und Abfangreaktionen
Impulse. Studentische Forschungen aus Kultur- und Gesellschaftswissenschaften
Get PDFDer Sammelband präsentiert Ergebnisse einiger Abschlussarbeiten aus geistes- und kulturwissenschaftlichen Studienrichtungen der Philosophischen Fakultät der Technischen Universität Chemnitz, die im Dezember 2017 im Rahmen einer Alumni-Tagung in Form wissenschaftlicher Vorträge dargestellt wurden.The edited volume contains the results of several Bachelor and Master theses in cultural studies and humanities submitted at the Faculty of Humanities of Chemnitz University of Technology and presented at an alumni conference in December 2017
Die Gestaltung des Chemnitzer Schornsteins – ein künstlerisches Angebot an die Region
Get PDFCornelia Posselt beschäftigt sich in ihrem Artikel mit der künstlerischen Gestaltung des Schonsteins des Heizkraftwerks Chemnitz, die durch den Künstler Daniel Buren geschaffen wurde
Untersuchung robuster Verfahren zur kontaktlosen, optischen Vitalparameterbestimmung zum Einsatz im Bereich Ambient Assisted Living
Get PDFDie zunehmende Überalterung der Bevölkerung in Europa und speziell in Deutschland stellt die Gesellschaft vor große personelle und finanzielle Herausforderungen. Diese Problematik wird im Forschungsfeld Ambient Assisted Living (AAL) adressiert. AAL hat die Zielsetzung, ältere Menschen bei Aktivitäten des täglichen Lebens zu unterstützen. Ein wesentliches Element hierbei ist die Vernetzung verschiedener Systeme im Haushalt, sodass das Verhalten einer Person erfasst werden kann. Angehörige und medizinisches Personal können somit im Notfall automatisiert verständigt werden. Hierfür ist das Monitoring von Vitalparametern ein wichtiger Baustein, da damit der momentane Gesundheitszustand einer Person erfasst und analysiert werden kann. Konventionelle Systeme zur Bestimmung von Vitalparametern erfordern eine direkte Applizierung am Körper und werden häufig als störend empfunden. Verfahren, welche auf einer kontaktlosen, optischen Erkennung von Vitalparametern mittels Bildverarbeitung basieren, können diese Problematik lösen. Allerdings sind bestehende Verfahren eher ungeeignet, da sie die notwendigen Anforderungen an Genauigkeit und Robustheit nicht erfüllen.
Diese Dissertation leistet einen Beitrag, um diese Lücke zu schließen und genaue, robuste Verfahren zur Bestimmung von Vitalparametern mit intelligenten Verfahren der Bildverarbeitung zu untersuchen. Hierfür werden die Vitalparameter der Herzfrequenz, der Respirationsfrequenz und der Sauerstoffsättigung analysiert.
Auf Grundlage einer Quantifizierung der beiden stärksten Störquellen, der Intensitäts- und Bewegungsartefakte, wird ein neues Verfahren, die Ratio-Methode, zur Herzfrequenzbestimmung vorgestellt. Zur Beseitigung dieser beiden Störquellen wird ein weiteres Verfahren präsentiert, welches auf einem individuellen, situationsabhängigen Hautfarbenmodell, einem erweiterten KLT-Tracking, einer ICA, einer Kanalextraktion sowie einer adaptiven Filterung beruht. Aus der Evaluierung geht hervor, dass der gemittelte RMSE für alle Szenarien stets unter einer Schwelle von 3 BPM liegt.
Die Ermittlung der Respirationsfrequenz im sichtbaren Wellenlängenbereich wird mit Methoden des optischen Flusses, einer PCA sowie einer FFT analysiert. Es wird gezeigt, dass sich der gemittelte RMSE für alle Testfälle unterhalb von 2,5 Atemzyklen pro Minute befindet.
Als weiterer Vitalparameter wird die Sauerstoffsättigung untersucht. Dabei werden sowohl Systeme bestehend aus einer Kamera als auch aus zwei Kameras betrachtet.
Neben dem sichtbaren Wellenlängenbereich wird die Vitalparameterbestimmung auch im mittleren Infrarotbereich analysiert. Die Untersuchung fokussiert sich dabei auf die Vitalparameter der Respirations- und der Herzfrequenz.
Um die Einsatzfähigkeit von Vitalparametern im Bereich AAL realistisch zu evaluieren, werden Messungen in der AAL-Testwohnung der TU Chemnitz durchgeführt und analysiert. Dabei hat sich herausgestellt, dass sowohl die Herz- als auch die Respirationsfrequenz zuverlässig erfasst werden können. Zudem wird gezeigt, dass neben perspektivischen Kameras auch omnirektionale Kameras zur Bestimmung von Vitalparametern geeignet sind. In einer weiteren Untersuchung erfolgt die Analyse für die Vitalparameterbestimmung bei Dunkelheit im nahen Infrarotbereich.
Neben dem Bereich AAL eröffnen sich weitere Anwendungsszenarien auf den folgenden Feldern: Fahrerüberwachung im Fahrzeug, Detektion des plötzlichen Kindstods, E-Rehabilitation und Triage im Krankenhaus.Europe, in particular Germany, is facing the problem of a steadily ageing society. This development goes hand in hand with a higher demand for technical assistance systems, which can assist elderly people with their self-determined living. A key element is the interconnection of different systems in the home environment in order to recognise the behaviour of a person. In case of an emergency, relatives and medical personnel can be notified automatically. In order to ensure that functionality, the monitoring of vital parameters is a crucial element to determine and to analyse the health status of a person. Conventional systems that determine vital parameters require body contact and are therefore uncomfortable for the person who wars such as system. In contrast to that, contact-less optical methods based on image processing do not share these problems. However, existing methods in this field do not fulfil the requirements regarding accuracy and robustness.
This thesis contributes to close this gap by investigating accurate and robust methods to determine vital parameters by means of highly sophisticated image processing techniques. To that aim, vital parameters such as the heart rate, the respiration rate and the oxygen saturation are considered.
On the basis of the quantisation of intensity and motion artefacts, a new method, the so-called ratio method, is introduced to determine the heart. In order to eliminate these artefacts another method based on an individual, scene depending skin colour model, an extended KLT tracking, an ICA, a channel selection and an adaptive filtering is presented. The evaluation shows that the mean RMSE is always below a threshold of 3 BPM.
The determination of the respiration rate in the visual spectrum is realised by using optical flow, a PCA and an FFT. It can be shown that the mean RMSE is below a threshold of 2.5 breath cycles per minute for all test cases.
For the oxygen saturation two setups consisting of one and two cameras respectively are investigated.
Determining vital parameters is not limited to the visual spectrum. It is as well feasible to analyse long-wavelength thermal images in order to determine the heart rate and the respiration rate, which was also studied in this thesis.
For a realistic evaluation the developed algorithms in the field of AAL, measurements in the AAL living lab of TU Chemnitz are conducted and analysed. It can be demonstrated that the heart rate and the respiration rate can be reliably detected. Moreover, it can be shown that omni-directional cameras can be used in the home environment for vital parameter extraction. Furthermore, this thesis provides the evidence that the determination of the heart rate and the respiration rate is also possible in case of short-wavelength infrared light.
Besides the field of AAL, there exist more application areas such as driver monitoring, detection of sudden infant death syndrome, e-rehabilitation or triage in hospital
Die Meinertsche Spinnmühle in Lugau
Get PDFWolfgang Frech schildert in seinem Beitrag die Geschichte der sogenannten 'Meinertschen Spinnmühle' in Lugau und geht dabei neben architektonischen Besonderheiten auf die Nutzung des Gebäudes und dessen Verfall ein