German National Library of Science and Technology
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Abschlussbericht
Get PDFDie Sicherheit und Gefahrenabwehr ist von entscheidender Bedeutung für das Wohlbefinden und Sicherheitsgefühl für Einwohner:innen und die Erhaltung des öffentlichen Lebens. Behörden mit Sicherheitsaufgaben (BOS), worunter auch die Feuerwehren fallen, nehmen dabei eine zentrale Rolle ein. Feuerwehren übernehmen nicht nur den Brandschutz, sondern unterstützen auch in Katastrophen- und Notfallsituationen. Sie bilden eine der wichtigsten Säulen im deutschen Bevölkerungsschutz, die mit etwa 1,3 Millionen Einsatzkräften die größte Gefahrenabwehreinheit im Bereich der nicht-polizeilichen Gefahrenabwehr darstellt. Um die Einsatzfähigkeit der Einsatz- und Führungskräfte in BOS aufrechtzuerhalten, ist ein kontinuierliches Erarbeiten und Beüben der benötigten Fähigkeiten erforderlich. Durch den technischen Fortschritt im Feld von Augmented und Virtual Reality sind neue Trainingsansätze in diesem Bereich vielversprechend. Zu Projektbeginn existierten vereinzelt bereits ähnliche Anwendungen, beispielsweise kann in Anlehnung an den Führungsvorgang nach FwDV 100 virtuell eine Einsatzstelle erkundet (Projekt FwESI) werden. Durch die Nutzung von anderen Plattformen wie z.B. Firefighter VR (Konsortialpartner Northdocks GmbH) können Grundlagentrainings, Spezialfälle und andere Situationen des Feuerwehralltags in der virtuellen Umgebung unter Nutzung einer VR-Brille absolviert werden (Firefighter VR 2021). Hilfsmittel im Bereich Hard- und Software können auch vor Ort durch bestimmte Innovationsräume (z. B. KeepCalm Bus) unterstützt werden (vgl. KeepCalm 2021).
Jedoch lag der bisherige Forschungsfokus auf einer möglichst realitätsnahen Abbildung verschiedener Lagen und Szenarien. Der Lernerfolg der Einsatzkräfte bzw. inwiefern dieser Lernerfolg durch solche technologischen Umgebungen optimiert wird, war bislang kein zentraler Untersuchungsgegenstand.
Mit feir verfolgte das Teilvorhaben das Ziel diese Lücke zu schließen und den erfahrungsorientierten Wissenstransfer der Einsatzkräfte zu begleiten, um die Führungsausbildung von BOS zu verbessern. Aus wissenschaftlicher Sicht strebte das Projekt eine Aufbereitung und aufbauend eine Verbesserung vorhandener Lernkonzepte an
Länder- und phasenübergreifendes Interface der beruflich-technischen Bildung - LPI
Get PDFDas Projekt LPI knüpft an den wissenschaftlichen und technologischen Hintergrund an um Ansätze nachhaltig in die Lehrpersonenbildung zu überführen. Die erste Projektphase war durch die Initiierung und Abstimmungen zwischen den Verbundpartnern geprägt. Es wurden bestehende Maßnahmen, Plattformen und Netzwerke zur digitalen Unterstützung des Unterrichts in der beruflichen Lehrpersonenbildung analysiert und Abstimmungen mit Institutionen und Landesstellen im Rahmen einer Steakholderanalyse getroffen, aus welchen der Bedarf abgeleitet wurde. Es entstanden sechs Hybride Lernlandschaften (HLL) zu den Themen VR/AR, KI, Learning Analytics, Digitale Schulentwicklung, HLL sowie Lernfabriken, die der Lehrpersonenbildung zur Verfügung stehen. Die Professionalisierungsumgebungen sind als Moodle-Kurse umgesetzt und in enger Abstimmung mit Praxispartner:innen konzipiert, getestet und überarbeitet. Die entstanden Produkte wurden implementiert und die Endprodukte den Adressat:innen (u. a. Lehrkräfte, Multiplikator:innen und Schulleitungsteams) sowie der Wissenschaft zugänglich gemacht und beworben.
Durch die Verbreitung der HLLs konnten weitere Anwendungsfelder erschlossen und bedarfsgerechte Workshops zu den Themen VR/AR sowie KI in der beruflichen Bildung stattfinden. So erstellte und erprobte das Projektteam im Anschluss an einen Workshop auf Wunsch einer Schule eine 360°-Videoanwendung in VR zur Unterstützung von zahnmedizinischen Fachangestellten bei Prüfungsangst. Die Anwendung wurde von den Lehrpersonen positiv bewertet. Eine weitere Zusammenarbeit über das Projekt hinaus wird u. a. mit jener Schule angebahnt. Im Mittelpunkt steht die Erforschung von Wirkungseffekten im Kontext der Nutzung der VR-Anwendung zu Prüfungsangst durch Schüler*innen.
Das Portal zu den HLLs ist online unter https://lernraum.digital auch nach Projektende zugänglich und neben der phasenübergreifenden Vernetzung sowie Verbreitung das Kernergebnis des Projekts LPI
Abschlussbericht
Get PDFProfilschienenführungen (PSF) sind elementare Maschinenelemente in Werkzeugmaschinen, die, aufgrund ihres wälzlagerbasierten Funktionsprinzips, einem Verschleiß unterliegen. Daher ist eine präzise Lebensdauerberechnung für einen sicheren Maschinenbetrieb unerlässlich.
In der 1. Förderphase des Projektes konnte ein zuvor entwickeltes und komplex zu berechnendes Lebensdauermodell, die „Wälzkontaktbezogene Lebensdauerberechnung (WKBL-Berechnung)“, welches für bestimmte Lastfälle eine genauere Lebensdauer von PSF als die bekannten „Katalogmethoden“ berechnet, erstmalig experimentell validiert werden. Dazu wurden ein vorhandener Lebensdauerversuchsstand für PSF konstruktiv erweitert und umfangreiche Lebensdauertests nach DIN 631 durchgeführt und statistisch ausgewertet. Um die komplexe WKBL-Berechnung für den Anwender zugänglicher zu machen, wurde diese in eine analytische und damit einfachere WKBL-Berechnung überführt. Das konnte zum einen durch die analytische Berechnung der benötigten Einzelwälzkontaktkräfte, unter Berücksichtigung relevanter Systemelastizitäten, und zum anderen durch eine mehrparametrische polynomiale Regression der WKBL für eine Vielzahl überlagerter Lastfälle erreicht werden.
In der 2. Förderphase des Projekts sollte die WKBL-Berechnung dahingehend erweitert werden, dass die Restlebensdauer von PSF auch unter realen und sich u. U. ändernden Betriebsbedingungen während des Maschinenbetriebs präzise prognostiziert werden kann. Zusätzlich bestand das Projektziel darin, eine zustandsbasierte Restlebensdauerprognose zu entwickeln, mit der die Lebensdauer exemplarischer PSF sehr genau vorhergesagt werden kann, da die realen Lebensdauern von PSF erheblich um die berechneten Lebensdauern der statistischen Lebensdauermodelle schwanken.
Zunächst wurde ein weiterer Lebensdauerversuchsstand für PSF konstruiert und aufgebaut, mit dem eine kraftgeregelte und überlagerte Lasteinleitung auf einzelne PSF ermöglicht werden konnte. Anschließend wurden die neuartigen Prognoseverfahren entwickelt. Die Berück-sichtigung der realen Lastverhältnisse auf die PSF bei der WKBL-Berechnung im Maschinenbetrieb konnte durch die kontinuierliche Messung der Relativverlagerung zwischen Wagen- und Schienenkörper mittels kapazitiver Abstandssensoren in Vorsatzelementen, der darauf aufbauenden Ermittlung der Einzelwälzkontaktkräfte mit einem analytischen Lastverteilungsmodell der PSF und der Anwendung der linearen Schadensakkumulation auf Wälzkontaktebene erreicht werden. Die schadensbasierte Restlebensdauerprognose hingegen basiert auf einem simulativen Abgleich des Schwingungsverhaltens der PSF. Dazu wurde ein recheneffizientes Dynamikmodell der PSF entwickelt, mit dem das Schwingungsverhalten der PSF in Abhängigkeit des Betriebspunktes (Last und Verfahrgeschwindigkeit) und des schädigungszustandes (Verschleiß) simuliert werden kann. Durch den Vergleich mit dem gemessenen, realen Schwingungsverhalten kann auf den Verschleißzustand der PSF geschlossen und mittels Extrapolation eine Restlebensdauer prognostiziert werden. Die entwickelten Methoden konnten auf dem entwickelten Lebensdauerversuchsstand validiert werden.Linear guideways (LG) are fundamental machine elements in machine tools that, due to their rolling bearing-based functional principle, are subject to wear. Therefore, precise service life calculation is essential for safe machine operation.
In the first funding phase of the project, a previously developed and complex-to-calculate service life model, the "Rolling Contact Based Service Life Calculation (RCBL-Calculation)," which calculates a more accurate service life of LG for specific load cases than the known catalogue methods, was experimentally validated for the first time. To achieve this, an existing service life test rig for LG was structurally extended, and extensive service life tests according to DIN 631 were conducted and statistically evaluated. To make the complex RCBL-calculation more accessible to the user, it was converted into an analytical and thus simpler RCBL-calculation. This was achieved on the one hand by analytically calculating the required individual rolling contact forces, taking into account relevant system elasticities, and on the other hand by performing a multi-parametric polynomial regression of the RCBL for a variety of superimposed load cases.
In the second funding phase of the project, the RCBL-calculation was to be extended to enable precise prognosis of the remaining service life of LG under real and potentially changing operating conditions during machine operation. Additionally, the project aimed to develop a condition-based remaining service life prognosis that allows the service life of exemplary LG to be predicted very accurately, as the actual service lives of LG can vary significantly from the calculated service lives of the statistical service life models.
Initially, another service life test rig for LG was designed and built, enabling force-controlled and superimposed load application on individual LG. Subsequently, the novel prognosis methods were developed. The consideration of real load conditions on LG in the RCBL-calculation during machine operation was achieved by continuously measuring the relative displacement between the carriage and rail bodies using capacitive distance sensors in preload elements, determining the individual rolling contact forces using an analytical load distribution model of the LG, and applying linear damage accumulation at the rolling contact level. On the other hand, the damage-based remaining service life prognosis is based on a comparative simulation of the vibration behaviour of the LG. For this purpose, a computationally efficient dynamic model of the LG was developed, allowing the vibration behaviour of the LG to be simulated as a function of the operating point (load and velocity) and the damage state (wear). By comparing this with the measured real vibration behaviour, the wear state of the LG can be determined, and the remaining service life can be predicted by extrapolation. The developed methods were validated on the developed service life test rig
Abschlussbericht HIVAM
Get PDFUnser Verbundprojekt HIVAM setzt mit der Entwicklung und Erforschung einer immersiven MR-basierten Telemedizin-Plattform an, welche menschliche Intelligenz von realen Gesundheitsexpert:innen mit hybriden Avatar/Assistent-Modellen vereint. Dadurch können Patient:innen mit realen Gesundheitsexpert:innen ohne physischen Kontakt über deren virtuellen Avatar oder intelligente virtuelle Agenten multimodal interagieren und das Gefühl von räumlicher und sozialer Präsenz sowie Co-Präsenz erhalten. Neben der ergänzenden Behandlung über eine telemedizinische Plattform entsteht so ein KI-basiertes Assistenzsystem zur Entscheidungsunterstützung, welches auch die gesundheitliche und pflegerische Versorgung verbessert und die Folgen sozialer Isolation und psychischer Belastungen adressiert.
Die Universität Hamburg hat sich einerseits mit dem Bereich der Mensch-Computer Interaktion (UHH-HCI) beschäftigt, was die nutzerzentrierte Entwicklung und Evaluierung von intelligenten virtuellen Agenten (IVAs) beinhaltete und mit ethischen, rechtlichen und sozialen Implikationen dieser Arbeit und Forschung (UHH-EIT)
Sachbericht zum Verwendungsnachweis - Schlussbericht
Get PDFDas Forschungsvorhaben KV-AgIm-II zielte darauf ab, die Sicherheit und Wirksamkeit des antibakteriellen LOQTEQ®-Systems in einer klinischen Studie am Menschen nachzuweisen, um nach Projektende eine Zulassung für die Technologieentwicklung zu erlangen. Die Implantate, welche aus einer silberbeschichteten Titanlegierung bestehen, finden Verwendung bei der infektionsprophylaktischen internen Fixierung von Frakturen.
Die klinische Studie wurde als randomisiert-kontrollierte multizentrische Studie (RCT) konzipiert, um die Nichtunterlegenheit des antibakteriellen LOQTEQ®-Systems im Vergleich zum unbeschichteten LOQTEQ®-System zu untersuchen. Die Patient:innen wurden einer Behandlungsgruppe zugewiesen, wobei die Zuordnung zufällig erfolgte. Als repräsentatives Prüfprodukt dienten silberbeschichtete Platten und Schrauben für die Behandlung von Sprunggelenkfrakturen.
Zu den essenziellen Arbeitspaketen des Forschungsvorhabens zählten die Kommunikation mit Behörden und Ethikkommissionen, die Projektsteuerung, die Kommunikation mit Projektbeteiligten, die Rekrutierung, die Behandlung und Nachverfolgung der Patient:innen, die Überwachung der Produktsicherheit und die Sicherstellung der Datenqualität. Die für die klinische Studie erforderliche Anzahl an Patient:innen konnte rekrutiert und die Nichtunterlegenheit des Prüfprodukts nachgewiesen werden.
Das im Rahmen des Forschungsvorhabens mithilfe interner und externer Fortbildungen erworbene Wissen konnte in der täglichen Projektarbeit angewendet und an andere Mitarbeitende weitergegeben werden.
Im Rahmen des Forschungsprojektes kam es zur erfolgreichen Zusammenarbeit mit fünfzehn klinischen Prüfzentren, einer Clinical Research Organisation (CRO), einem Zentrallabor, der zuständigen Ethikkommissionen und der Bundesoberbehörde.The KV-AgIm-II research project aimed to demonstrate the safety and efficacy of the LOQTEQ® antibacterial system in a clinical trial on humans to obtain approval for technology development after the end of the project. The implants, which are made of a silver-coated titanium alloy, are used for the infection-preventive internal fixation of fractures.
The clinical trial was designed as a randomized controlled multicenter trial (RCT) to investigate the non-inferiority of the antibacterial LOQTEQ® system compared to the uncoated LOQTEQ® system. Patients were randomly assigned to a treatment group. Silver-coated plates and screws for the treatment of ankle fractures served as the representative test product.
The essential work packages of the research project included communication with authorities and ethics committees, project management, communication with project participants, recruitment, treatment, and follow-up of patients, monitoring of product safety, and ensuring data quality. The number of patients required for the clinical study was recruited and the non-inferiority of the test product was demonstrated.
The knowledge acquired during the research project through internal and external training courses was applied in daily project work and passed on to other employees.
The research project involved successful collaboration with fifteen clinical trial centers, a clinical research organization (CRO), a central laboratory, the relevant ethics committees, and the federal supervisory authority
Final Report
Get PDFNitriding of modern stainless steels, i.e. super austenite, duplex and precipitation hardening grades was investigated using in-situ XRD during nitriding and sputter depth profiling in conjunction with SEM/EDX/EBSD as well as ToF-SIMS. The aim was to elucidate fundamentals of nitrogen diffusion, phase formation and phase stability. The combination of the different methods is the only possibility to understand the response of the steel grades to the nitrogen insertion in detail.
Super austenitic steel behaves similar to austenitic steel, yet the onset of the decay of the expanded phase is at lower temperatures, respective earlier for super austenites, as deduced from cluster ion analysis in ToF-SIMS mapping the local atomic neighbours inside the material as function of depth. At the same time, a more complex lattice expansion – independent from the nitrogen concentration is observed. For duplex steel, similar amounts of nitrogen are incorporated, with a rather analogous diffusion rate, in austenitic and ferritic grain. However, expanded austenitic grains contrast here with ferritic grains: The latter ones exhibit a very large defect density (due to a lower nitrogen solubility) with a nearly complete loss of XRD information from these grains. For precipitation hardening steels, a very fast nitrogen diffusion accompanied by a complex transformation into a micro- or nanocrystalline structure is observed. Furthermore, the stability of expanded austenite during annealing in vacuum without additional nitrogen supply was investigated. In contrast to the direct nitriding process where CrN formation starts at the surface, here the CrN formation starts simultaneously throughout the whole expanded austenite layer.Das Nitrieren moderner nichtrostender Stähle, d.h. Superaustenit-, Duplex- und Ausscheidungshärtungsstähle, wurde mit Hilfe von In-situ-Röntgendetektion während des Nitrierens und der Tiefenprofilierung mittels Sputtern in Verbindung mit SEM/EDX/EBSD sowie ToF-SIMS untersucht. Ziel war es, die Grundlagen der Stickstoffdiffusion, der Phasenbildung und der Phasenstabilität zu klären. Die Kombination der verschiedenen Methoden ist die einzige Möglichkeit, die Reaktion der Stahlsorten auf die Stickstoffeinbringung im Detail zu verstehen. Superaustenitischer Stahl verhält sich ähnlich wie austenitischer Stahl, jedoch setzt der Zerfall der expandierten Phase bei Superausteniten bei niedrigeren Temperaturen bzw. früher ein, wie aus der Cluster-Ionen-Analyse mit ToF-SIMS, die die lokalen atomaren Nachbarn im Material als Funktion der Tiefe abbildet, hervorgeht. Gleichzeitig wird eine komplexere Gitterausdehnung - unabhängig von der Stickstoffkonzentration - beobachtet. Bei Duplexstahl werden ähnliche Stickstoffmengen mit einer relativ ähnlichen Diffusionsgeschwindigkeit in austenitische und ferritische Körner eingebaut. Die expandierten austenitischen Körner stehen jedoch im Gegensatz zu den ferritischen Körnern: letztere weisen eine sehr hohe Defektdichte auf (aufgrund einer geringeren Stickstofflöslichkeit), wobei die XRD-Informationen dieser Körner fast vollständig verloren gehen. Bei ausscheidungshärtenden Stählen wird eine sehr schnelle Stickstoffdiffusion beobachtet, die mit einer komplexen Umwandlung in eine mikro- oder nanokristalline Struktur einhergeht. Darüber hinaus wurde die Stabilität von expandiertem Austenit während des Temperns im Vakuum ohne zusätzliche Stickstoffzufuhr untersucht. Im Gegensatz zum direkten Nitrierprozess, bei dem die CrN-Bildung an der Oberfläche beginnt, setzt hier die CrN-Bildung gleichzeitig in der gesamten Schicht aus expandiertem Austenit ein
Abschlussbericht zum BMFTR-Verbundprojekt
No full textAtemwegsinfektionen durch das Respiratorische Synzytialvirus (RSV), Influenzaviren und Streptococcus pneumoniae verursachen weltweit eine erhebliche Krankheitslast. Während der COVID-19-Pandemie führten die implementierten nicht-pharmazeutischen Interventionen (NPI) als Kollateraleffekt zu einem deutlichen Rückgang dieser Infektionen. Gleichzeitig wurde dadurch der Aufbau natürlicher Immunität in der Bevölkerung reduziert, was mittelfristig größere und möglicherweise außersaisonale Ausbrüche erwarten ließ. Diese Kollateraleffekte waren zum Zeitpunkt des Projektbeginns in bestehenden Modellen nicht abgebildet und wissenschaftlich kaum quantifiziert.
Das Verbundprojekt RESPINOW setzte genau hier an. Ziel war die Entwicklung eines integrierten Modells zur Simulation der Übertragung mehrerer Atemwegserreger und der kurz- und langfristigen Kollateraleffekte von NPI auf deren Krankheitslast – mit dem Ziel, politischen Entscheidungsträgern und dem öffentlichen Gesundheitswesen sowohl für zukünftige Pandemien als auch für die interpandemische Phase evidenzbasierte Werkzeuge bereitzustellen
Sachbericht zum Verwendungsnachweis - BioDivKultur - BUND Hessen
No full textDas Projekt „Biodiversitätskulturen in Stadt und Land (BioDivKultur-2) - Bildung und Wissenstransfer I: Grünflächen Wertschätzung zum Schutz von Insekten und dem Erhalt der Artenvielfalt - Schwerpunkt Stadtökologie - Bürger in der Stadt (urban)“ (FKZ: 16LW0075, Laufzeit 2021–2025) ist ein Teilvorhaben der BMBF-Verbundprojekt-Förderlinie „BiodiWert II" im Rahmen der Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt (FEdA). Durchgeführt vom BUND Hessen e.V., Kreisverband Darmstadt, zielte das Projekt auf den Abbau des gesellschaftlichen Vermittlungsdefizits rund um Insektenrückgang und urbane Biodiversität. Durch kulturelle Transformation – verstanden als Dreiklang aus Wissensvermittlung, Empathieförderung und Verhaltensänderung – wurden urbane Zielgruppen niedrigschwellig angesprochen. Im Detailbericht wird die Umsetzung von 19 Arbeitspaketen zur urbanen Biodiversitätskommunikation in Darmstadt dokumentiert. Kernelemente waren partizipative Workshops zur bioversum Flächengestaltung, die Entwicklung der stadtweiten Ausstellungskampagne „Points Of Insects" mit rund 50 Schildern an ökologisch bedeutsamen Orten als stadtweite Ausstellung ergänzt mit Online-Medien sowie die Ausbildung von 22 ehrenamtlichen „BUND Stadtnatur-Guides" als dauerhaftes Beratungsnetzwerk. Ergänzt wurden diese Maßnahmen durch Tiny Insect Gardens, eine philosophisch-naturwissenschaftliche Impulsveranstaltungsreihe und die Kooperation mit der Hochschule Darmstadt zur Entwicklung sensorbestückter Wiesentypen-Musterflächen. Die Projektergebnisse – darunter eine übertragbare „Anleitung zum Nachahmen", digitale Bildungsmaterialien, ein Insektentaschenrechner und ein Policy Brief – sind als Blaupause für andere Kommunen konzipiert. In Kooperation mit der TU Darmstadt, dem bioversum Jagdschloss Kranichstein und der Wissenschaftsstadt Darmstadt entstanden nachhaltige Strukturen, Werkzeuge und Materialien, die nach Projektende eigenständig fortgeführt werden
Sachbericht zum Verwendungsnachweis
No full textIm Teilvorhaben von Fassisi wurde eine neuartige Entwicklungsplattform zum Einsatz von Fluoreszenzfarbstoffen in Lateral-Flow-Schnelltests entwickelt. Der Einsatz der Fluoreszenzfarbstoffe ermöglicht dabei eine signifikante Erhöhung der Sensitivität, den Nachweis von geringen Analyt-Konzentrationen, den Nachweis in komplizierten Matrizen sowie die Möglichkeit zum Multiplexing.
Der Nachweis im Projekt wurde dabei unter anderem an einem neuartigen PAG-Schnelltest (Pregnancy Associatet Glycoprotein) erbracht, welcher erstmals den Nachweis von PAG und somit den Trächtigkeitsstatus von Kühen in der komplexen Matrix Milch ermöglicht