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TEXTILBASIERTER LEICHTBAU IN SACHSEN: Ergebnisbroschüre 2015
Get PDFDer Leichtbau zählt zu den Schlüsseltechnologien vieler Industriebranchen und favorisiert ressourcen- und energieeffiziente Strukturbauteile und Konstruktionen mit belastungs- und funktionsgerechten Eigenschaften. Unabhängig vom Einsatzgebiet besteht der Anspruch des Leichtbaus darin, Systeme zu gestalten und herzustellen, die sich infolge Ausnutzung aller Varianten von Tragstrukturen, Werkstoffen und Herstellungs-technologien durch ein geringeres Gewicht bei gleichzeitiger Verbesserung der Eigenschaften bzw. Erhöhung der Gebrauchsgüte auszeichnen. Entscheidende Voraussetzungen für die Anwendung des Leichtbaus sind leichte und hochbelastbare Werkstoffe, innovative filigrane Konstruktionen, sowie integrierte Systeme zur Erfassung von Beanspruchungen.
An der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung werden im Forschungsbereich Leichtbau im Bauwesen faser- und textilverstärkte, funktionsintegrierte Leichtbautragwerke entwickelt, gefertigt und prüftechnisch verifiziert und validiert. Dabei stehen die Methoden Materialleichtbau, Strukturleichtbau und Systemleichtbau im Vordergrund. Diese können auf unterschiedliche Art miteinander kombiniert werden. Die Substitution von Werkstoffen höherer Dichte durch leichtere Materialien und Werkstoffkombinationen unter Beibehaltung bzw. Steigerung von Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften wird als Materialleichtbau bezeichnet. Dabei erfolgt die Gewichtsreduzierung der Konstruktion durch das verwendete Material. Beim Strukturleichtbau werden Produkte unter Nutzung von neuen Strukturen leichter ausgeführt, was eine Ermittlung und Optimierung der Art, Anzahl und Anordnung der Bauteile, aus denen die tragende Struktur mit minimalem Gewicht gebildet wird, umfasst. Der Systemleichtbau favorisiert die leichtbaugerechte Optimierung der Tragkonstruktion. Ziel ist es, leichte hochbeanspruchte Konstruktionen und neue Gestaltungsvarianten für filigrane Tragwerke mit hoher Funktionsintegration zu entwickeln und gemeinsam mit Architekten, Planern und Bauunternehmen auf den Markt zu bringen, denn wir forschen für die Praxis. In der vorliegenden Veröffentlichung wird das Forschungsprojekt „Neue leichtbaugerechte Strukturkomponenten und Verarbeitungstechnologien für Anwendungen in Tragwerken“ von der Idee bis zum Referenzobjekt beschrieben
Der Fußball und die Fans : Fanarbeit in einem komplexen Netzwerk
Get PDFDer Fußball lebt von den Zuschauern und mehr noch den Fans. Immer wieder jedoch zeigen sich jedoch auch die Schattenseiten des Sports: Aggression, Ausschreitungen, Diskriminierung, Extremismus, Risikogruppen, Stigmatisierung und Gewaltbereitschaft. Trotz geringer absoluter Zahlen von Vorfällen, stellt eine Teilmenge der Fanszene alle Beteiligten vor große Herausforderungen. Wir beleuchten Konzepte der Fanarbeit aus struktureller und methodischer Perspektive. Welche Strukturen und Rahmenbedingungen existieren bereits und wie ist das Netzwerk der Akteure beschaffen, die diese Arbeit leisten? Welche elaborierten Ansätze und Konzepte aus der Wissenschaft können künftig außerdem angewendet werden? Ein Fazit lautet, dass das Netzwerk der beteiligten Personen im Bereich Fanarbeit außerordentlich komplex ist. Vor diesem Hintergrund geben wir für diese überaus wichtige Arbeit einige Empfehlungen für einen gelungenen Transfer aus der Wissenschaft in die Praxis
Hypervalent diorganoantimony(III) fluorides via diorganoantimony(III) cations – a general method of synthesis
Get PDFNovel diorganoantimony(III) fluorides containing ligands with pendant arms, R2SbF (5), (R)PhSbF (6) [R = 2-(2′,6′-iPr2C6H3N[double bond, length as m-dash]CH)C6H4], R′′2SbF (7) and (R′′)PhSbF (8) [R′′ = 2-(Me2NCH2)C6H4], were prepared via the ionic derivatives [R2Sb]+[PF6]− (1), [(R)PhSb]+[PF6]− (2), [R′′2Sb]+[SbF6]− (4) and [(R′′)PhSb]+[SbF6]− (obtained in situ) by treatment with [Bu4N]F·3H2O. The ionic species used as starting materials as well as [R′2Sb]+[PF6]− (3) [R′ = 2-(2′,4′,6′-Me3C6H2N[double bond, length as m-dash]CH)C6H4] were obtained from the corresponding bromides or chlorides and Tl[PF6] or Ag[SbF6]. The compounds were investigated by multinuclear NMR spectroscopy in solution, MS and IR spectroscopy in the solid state. The molecular structures of the ionic species 1·2CH2Cl2 and 3·2CHCl3 as well as of the fluorides 5–8 were determined by single-crystal X-ray diffraction.Dieser Beitrag ist aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich
Strategies for Computational Investigation of Reaction Mechanisms in Organic and Polymer Chemistry Using Static Quantum Mechanics
Get PDFThis thesis presents computational studies of problems in the organic and polymer chemistry. The state-of-the art quantum chemical methods are used to gain further insight into the origin and the nature of the reactions in three different organic and polymer systems. The research questions are conceptually approached by identifying the key aspects. Then an appropriate strategy for the quantum chemical modeling is developed.
In the scope of the polymer chemistry, the novel synthesis technique of nanostructured materials, the so-called twin polymerization, is investigated. Using three model systems of increasing complexity the influence of the anion (trifluoroacetate) in the reaction system is investigated. The effect of the solvent polarity as well as the effect of the entropic contributions are also considered.
The rearrangement reaction of the volatile cyanotritylcarbenes is another topic. These carbenes readily rearrange to ethene main products, however also small amount of the unexpected heptafulvenes is formed. This unprecedented heptafulvene formation is modeled in detail and the energetics is systematically evaluated to identify most reasonable rearrangement pathways of the probable multiple alternative routes. Computational investigation of other tritylcarbenes with varying spectator substituents results in sophisticated data base for experimental investigations.
At last, some controversial observations in experimental studies concerning the kinetics of the electrophilic alkylation of the barbiturate anion are studied. To interpret the kinetic measurements, different alkylation pathways are analyzed with respect to their energetics. Further, the influence of microsolvation is demonstrated
Three-Phase Voltage Source Inverter with Very High Efficiency Based on SiC Devices
Get PDFThis dissertation aims at designing a three-phase voltage source inverter based on the SiC devices and mainly the SiC-MOSFET. The designed inverter offers a possibility to drive the power inverter with a very high efficiency, which can reach up to 99% for 16 kW rated power. The design is dedicated to the electric vehicle application, and it aims at
• Providing a comparative study on some of the current discrete SiC devices in terms of the total losses and the thermal conductivity. In addition, a behavioral study of the effective channel mobility with temperature variation in the SiC MOSFET will be investigated.
• Designing a gate driver which fits with the driving requirements of the SiC-MOSFET and provides a trade-off between the switching losses and the EMI behavior.
• Designing a three-phase voltage source inverter with 16 kW rated power; the design includes minimizing the inverter losses and extracts the EMI model of the power inverter by considering the effects of the parasitic parameters; moreover a short guideline for selecting the heat-sink based on the static network is introduced.
• Proposing a new and simplified carried-based PWM, this will reduce the harmonics in the output waveforms and enhance the utilization of the DC-link voltage.
• Proposing a new strategy for compensating the dead-time effect in carrier based-PWM and to find out the proper dead-time level in VSI based on SiC –MOSFET.
• Designing faults diagnosis and protection circuits in order to protect the power inverter from the common faults; overcurrent, short-circuit, overvoltage, and overtemperature faults.
Best constants in Markov-type inequalities with mixed weights
Get PDFMarkov-type inequalities provide upper bounds on the norm of the (higher order) derivative of an algebraic polynomial in terms of the norm of the polynomial itself. The present thesis considers the cases in which the norms are of the Laguerre, Gegenbauer, or Hermite type, with respective weights chosen differently on both sides of the inequality. An answer is given to the question on the best constant so that such an inequality is valid for every polynomial of degree at most n.
The demanded best constant turns out to be the operator norm of the differential operator. The latter conicides with the tractable spectral norm of its matrix representation in an appropriate set of orthonormal bases.
The methods to determine these norms vary tremendously, depending on the difference of the parameters accompanying the weights. Up to a very small gap in the parameter range, asymptotics for the best constant in each of the aforementioned cases are given.Markovungleichungen liefern obere Schranken an die Norm einer (höheren) Ableitung eines algebraischen Polynoms in Bezug auf die Norm des Polynoms selbst. Diese vorliegende Arbeit betrachtet den Fall, dass die Normen vom Laguerre-, Gegenbauer- oder Hermitetyp sind, wobei die entsprechenden Gewichte auf beiden Seiten unterschiedlich gewählt werden. Es wird die kleinste Konstante bestimmt, sodass diese Ungleichung für jedes Polynom vom Grad höchstens n erfüllt ist.
Die gesuchte kleinste Konstante kann als die Operatornorm des Differentialoperators dargestellt werden. Diese fällt aber mit der Spektralnorm der Matrixdarstellung in einem Paar geeignet gewählter Orthonormalbasen zusammen und kann daher gut behandelt werden.
Zur Abschätzung dieser Normen kommen verschiedene Methoden zum Einsatz, die durch die Differenz der in den Gewichten auftretenden Parameter bestimmt werden. Bis auch eine kleine Lücke im Parameterbereich wird das asymptotische Verhalten der kleinsten Konstanten in jedem der betrachteten Fälle ermittelt
Analogiebildungsschema für Kooperationsphänomene
Get PDFInnovative Lösungsprinzipien auf andere Lebens- und Wirtschaftsbereiche zu übertragen, ist eine sich wiederholende Herausforderung in Wissenschaft und Praxis.
In der vorliegenden Arbeit werden Kooperationsphänomene der Erwerbs- und Bedarfswirtschaften thematisiert. Es wird der Frage nachgegangen, ob die Gestalt und Organisation eines Kooperationsphänomens systematisch mit deskriptiv-analytischen Untersuchungsmethoden (Systemtheorie und Morphologie) beschrieben und bereichsübergreifend, unter Einbeziehung individueller Besonderheiten, übertragen werden kann. Das Vorhaben wird als Analogiebildung verstanden. Ein Schema zur Analogiebildung für Kooperationsphänomene wird entwickelt. Zur Validierung des Schemas wird als Analogiequelle das Organisationskonzept der Zwei-Ebenen-Kooperation ausgewählt, welches ursprünglich für Produktionsnetze konzipiert wurde und sich insbesondere auf Klein- und Mikrounternehmen ausrichtet. Als Empfänger wird der Bereich der dezentralen Energieversorgung festgelegt, in dem sich verstärkt kooperative Organisationsformen einer selbstbestimmten, kooperativen und bürgernahen dezentralen Energieversorgung herausbilden. Auf der Grundlage der Analogiebetrachtung aus dem Bereich der Produktionsnetze wird ein neuartiges, kooperatives Organisationskonzept für die dezentrale Energieversorgung entworfen. Die Arbeit wird damit interessant für alle, die an einer systematischen Übertragung von Wissen zur Gestalt und Organisation von Kooperationsphänomenen und der Ausgestaltung eines kooperativen Organisationskonzeptes für die dezentrale Energieversorgung interessiert sind
Bistable self-assembly in homogeneous colloidal systems for flexible modular architectures
Get PDFThis paper presents a homogeneous system of magnetic colloidal particles that self-assembles via two structural patterns of different symmetry. Based on a qualitative comparison between a real magnetic particles system, analytical calculations and molecular dynamics simulations, it is shown that bistability can be achieved by a proper tailoring of an anisotropic magnetization distribution inside the particles. The presented bistability opens new possibilities to form two-dimensionally extended and flexible structures where the connectivity between the particles can be changed in vivo.Dieser Beitrag ist aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich
Prozessintegrierte Dokumentation und optimierte Wiederverwendung von Simulationsmodellen der automobilen Funktionsabsicherung
Get PDFDie Schaffung, Wahrung und Nutzung von Wissen stellt heute eine wichtige Säule für die Konkurrenzfähigkeit von Unternehmen am Markt dar. Vor diesem Hintergrund steht insbesondere die moderne Funktionsentwicklung der Automobilindustrie vor der Herausforderung immer neue, hochgradig vernetzte Fahrzeugfunktionen zu entwickeln und in immer kürzerer Zeit und immer geringeren Kosten in den Markt zu bringen.
Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, hat sich die modellbasierte Entwicklung mit dem Ziel der Beherrschung dieser steigenden Komplexität etabliert. Dadurch ist es möglich die Entwicklungsaufgaben auf unterschiedlichen Ebenen zu abstrahieren und eine verteilte, vernetzte Entwicklung zu realisieren. Die Entwicklung einer einzigen Funktion benötigt heute häufig mehrere hundert Personen, die in einen gemeinsamen Entwicklungsprozess integriert werden müssen. Hier fehlt es an Konzepten um den Informations- und Wissensfluss zwischen den Prozessbeteiligten sicherzustellen.
In diesem Kontext entwickelt die vorliegende Arbeit einen Ansatz zur prozessintegrierten Dokumentation der in modellbasierten Entwicklungsprozessen benötigten Entwicklungsartefakte. Der Ansatz betrachtet dabei den vollständigen Informationsfluss, von der Definition benötigter Informationen, über deren automatisierte Erfassung und Verarbeitung bis zur zielgerichteten Wiederverwendung.
Anschließend skizziert die Arbeit die Architektur eines Informationssystems, dass diese Durchgängigkeit in beliebigen, modellbasierten Entwicklungsprozessen ermöglicht und überträgt diese zur Validierung des Ansatzes auf einen konkreten Entwicklungsprozess der automobilen Funktionsentwicklung.
Der Fokus des Ansatzes liegt dabei insbesondere auf der Integration in bestehende Entwicklungsprozesse, ohne in diese verändernd einzugreifen. Dies wird einerseits durch eine modellbasierte Beschreibung des Informationsmodells, mit Methoden wie sie im Funktionsentwicklungsprozess Anwendung finden, erreicht. Prozessbeteiligte können dadurch das Informationsmodell selbst verstehen und bei Bedarf Anpassungen vornehmen, ohne auf geschulte Experten angewiesen zu sein. Andererseits erlaubt der architektonische Ansatz einen direkten Zugriff auf bestehende Entwicklungssysteme und darin enthaltenen dokumentationsrelevanten Informationen.Today, the creation, preservation and exploitation of knowledge represent key factors of the competitiveness of companies in the global market. In this context, the modern function development in the automotive industry faces challenges to bring new, highly interconnected vehicle functions at shorter time and lower cost to the market.
To meet these challenges and manage the growing compelity, a model-based development process has been established. Thus, it is possible to distribute development tasks to different levels of abstraction and enable a distributed, interconnected function development.This development involves up to several hundred persons per function, who have to be integrated in a common development process. Especially when it comes to managing the information and knowledge flow between the process participants, there is a lack of concepts to support this communication.
Based on this context, this work presents an approach for process integrated documentation of the necessary development artifacts in model-based development processes. This approach considers the complete information flow, from the definition of necessary information, over automatic acquisition and processing to its targeted reuse during the process.
Subsequently, this work sketches the architecture of an information system, which enables this continuous approach to be applied to any model-based development process. For validation purposes, the approach is then applied to an actual development process of the automotive function development.
The focus of the presented approach lies in the integration in existing development processes without changing them. On the one hand, this is achieved by applying a model-based description of the information model using methods, that can be found in the function development process today. Thus, process participants can understand the information model themselves and apply changes when they are required without the necessity of qualified experts. On the other hand, the architectural approach allows a direct access to existing development systems and documentation relevant information they contain
Shapeable microelectronics
Get PDFThis thesis addresses the development of materials, technologies and circuits applied for the fabrication of a new class of microelectronic devices that are relying on a three-dimensional shape variation namely shapeable microelectronics. Shapeable microelectronics has a far-reachable future in foreseeable applications that are dealing with arbitrarily shaped geometries, revolutionizing the field of neuronal implants and interfaces, mechanical prosthetics and regenerative medicine in general. Shapeable microelectronics can deterministically interface and stimulate delicate biological tissue mechanically or electrically. Applied in flexible and printable devices shapeable microelectronics can provide novel functionalities with unmatched mechanical and electrical performance. For the purpose of shapeable microelectronics, novel materials based on metallic multilayers, photopatternable organic and metal-organic polymers were synthesized.
Achieved polymeric platform, being mechanically adaptable, provides possibility of a gentle automatic attachment and subsequent release of active micro-scale devices. Equipped with integrated electronic the platform provides an interface to the neural tissue, confining neural fibers and, if necessary, guiding the regeneration of the tissue with a minimal impact. The self-assembly capability of the platform enables the high yield manufacture of three-dimensionally shaped devices that are relying on geometry/stress dependent physical effects that are evolving in magnetic materials including magentostriction and shape anisotropy. Developed arrays of giant magnetoimpedance sensors and cuff implants provide a possibility to address physiological processes locally or distantly via magnetic and electric fields that are generated deep inside the organism, providing unique real time health monitoring capabilities. Fabricated on a large scale shapeable magnetosensory systems and nanostructured materials demonstrate outstanding mechanical and electrical performance. The novel, shapeable form of electronics can revolutionize the field of mechanical prosthetics, wearable devices, medical aids and commercial devices by adding novel sensory functionalities, increasing their capabilities, reducing size and power consumption