German National Library of Science and Technology
Repositorium für Naturwissenschaften und TechnikNot a member yet
29164 research outputs found
Sort by
DETEKTIV B und DETEKTIV_Aufstockung - Detaillierte Defektanalyse von EpI-Wafern zur Verbesserung ihrer kristallographischen und elektronischen Qualität
Get PDFRubin - reACT - Vertical 3: Bone Repair - Erforschung konduktiv stimulativer Osteosyntheseimplantate für kritische Knochendefekte; TP 3.2: Prozessierung resorbierbarer Implantate auf Eisenbasis mittels Micro Laser Powder Bed Fusion
No full textIm Teilprojekt 3.2 des RUBIN‑Bündnisses „reACT – Vertical 3: Bone Repair“ wird eine Prozesskette zur additiven Fertigung resorbierbarer Osteosyntheseimplantate auf Eisenbasis mittels Micro Laser Powder Bed Fusion (µ‑LPBF) entwickelt. Ziel ist die Herstellung mechanisch stabiler, bioresorbierbarer Implantate mit filigranen Strukturen < 100 µm und anwendungsrelevanter Degradationsrate.
Auf Basis einer Literaturrecherche und in Abstimmung mit den Verbundpartnern wird das System Fe–Mn–Si als Zielsystem definiert; Fe35Mn6Si wird als Ziellegierung festgelegt. Rapid‑Alloy‑Development‑Versuche mit Elementarpulvern zeigen jedoch deutliche Grenzen dieses Ansatzes (starke Inhomogenität, schlechte Fließfähigkeit) und führen zur Ableitung klarer Anforderungen an zukünftige Pulver (sphärische Partikel, Feinkorn < 25 µm). Erste Ultraschall‑Verdüsungen von Fe35Mn7Si ergeben gut sphärische, fließfähige Pulver, jedoch mit zu grober Korngrößenverteilung, was die notwendige Weiterentwicklung von Hochtemperatur‑Konfiguration und Klassierung verdeutlicht.
Die µ‑LPBF‑Laboranlage wird für Fe‑Mikropulver qualifiziert, der vibrationsangeregte Pulverauftrag optimiert und eine kamerabasierte Pulverbettüberwachung implementiert. Mit einem gasverdüsten Fe35Mn‑Mikropulver ( 99,5 % und Strukturauflösungen von etwa 70–100 µm erlaubt. Gepulste Strategien ermöglichen Wandstärken bis ~73 µm und As‑built‑Rauheiten von Sa < 4 µm. Gefügeanalysen identifizieren Manganoxid‑Ausscheidungen in Schmelzbadüberlappungen als korrosionsaktive Zonen und verknüpfen Prozessführung, Legierungshomogenität und Degradationsverhalten.
Auf dieser Basis werden Wirbelsäulen‑Cages aus Fe35Mn ohne makroskopisch messbaren Magnetismus sowie Scaffold‑Segmente für Critical‑Bone‑Size‑Defects und standardisierte Coin‑Proben bereitgestellt. Das Projekt schafft damit eine belastbare Grundlage für weiterführende mechanische und biologische Untersuchungen sowie die Übertragung des µ‑LPBF‑Ansatzes auf resorbierbare Fe‑Mn‑Si‑Legierungen und weitere Indikationen
Schlussbericht zum Projekt ZellOrKult-2
No full textNicht-menschliche Primaten (NHP) werden als Modellsysteme für virale Infektionskrankheiten des Menschen eingesetzt und spielen eine zentrale Rolle bei der Aufklärung der Pathogenese sowie bei der Entwicklung von Medikamenten und Impfstoffen. Das übergeordnete Ziel unseres Vorhabens war es, Zelllinien und Organoidsysteme zu entwickeln, die wichtige Aspekte der Virusinfektion abbilden und es erlauben, Infektionsversuche mit NHP zu reduzieren, zu verbessern und letztlich zu ersetzen – im Einklang mit den Vorgaben der 3Rs: Reduction, Refinement und Replacement. Dieser Ansatz ist wichtig, da trotz der großen Bedeutung von NHP-Modellen für die Infektionsforschung kaum Zelllinien und nur wenige gut charakterisierte Organoidmodelle für Infektionsexperimente zur Verfügung stehen. In einer ersten Projektphase war es uns gelungen, Zelllinien aus verschiedenen Geweben von Rhesusaffen und Weißbüschelaffen zu generieren sowie einfache neuronale Sphäroide / Organoide zu etablieren. Die zweite Förderphase, zu der berichtet wird, zielte darauf ab, diese Zellsysteme für die Infektionsforschung weiterzuentwickeln, wobei ein Fokus auf neuronale Zellkulturmodelle gelegt werden sollte. Insbesondere sollten unerwünschte Virus-Infektionen der Zelllinien ausgeschlossen und deren Genexpression bestimmt werden. Außerdem sollte die Empfänglichkeit gegenüber der Infektion durch die gerichtete Expression von Rezeptoren für den Virus-Eintritt und die Inaktivierung des Interferonsystems gesteigert werden und die Zellen mit Reportersystemen für den Nachweis der Virusinfektion ausgestattet werden. Weiterhin sollten deutlich optimierte Hirn-Organoid-Modelle etabliert werden. Hier stand die Implementierung von Endothelzellen, dem wesentlichen Zelltyp von Blutgefäßen und der Blut-Hirn-Schranke (BHS), im Vordergrund
Die Bedeutung von Digitalisierung und Finanzierung für eine polyzentrische Governance : Verbundschlussbericht der Nachwuchsgruppe SteuerBoard Energie
No full textDie Energiesysteme befinden sich weltweit in einem Transformationsprozess, der durch die zunehmende Nutzung dezentraler Erneuerbare-Energien-Technologien mit dem Ziel der Dekarbonisierung geprägt ist. Gemessen an den globalen Zielen, insbesondere dem 2-Grad-Ziel von Paris, schreitet dieser Prozess jedoch zu langsam voran. Auch Deutschland verfehlt seine Zielwerte teilweise deutlich. Um wieder auf den Pfad der Zielerreichung zu gelangen, braucht es Veränderungen in der Governance des Energiesystems, die im Vordergrund der Nachwuchsforschungsgruppe "SteuerBoard Energie" stehen. Das Vorhaben fokussiert auf zwei besonders relevante Einflüsse in der Transformation: die Digitalisierung als möglichem Enabler einer schnellen Transformation mit einer Vielzahl von Innovationen, aber noch unklarer Nachhaltigkeitswirkung, und die Finanzierung als einem der größten strukturellen Einflussfaktoren.
Im Schlussbericht werden die wesentlichen Ergebnisse der Forschungsarbeiten dargestellt. Die einzelnen Ergebnisse der Qualifizierungsarbeiten sind und werden separat als Artikel in referierten Zeitschriften publiziert
Schlussbericht
Get PDFDas Teilprojekt „HSNR – Bildungsplattform und haptische Benutzerschnittstellen“ hatte die Aufgabe, das Verständnis der Quantentechnologien nachhaltig und effektiv zu fördern und damit das Gesamtsystem bei Fachkräftegewinnung und Kompetenzvermittlung zielgruppenorientiert zu unterstützen. Die HSNR ergänzte ein stationäres FabLab-Angebot durch ein virtuelles/online-basiertes Quantum Technology FabLab, stellte OER-Lernmaterialien bereit und wollte durch haptische Artefakte sowie VR/AR-Anwendungen den Lernerfolg verbessern.
Zu Projektstart bestand keine umfassende, allgemein zugängliche OER-Plattform (Open Educational Resources), die den Zugang zu Lernmaterialien erleichtert hätte. Eine wesentliche Lücke zeigte sich in der niedrigschwelligen und anwendungsorientierten Aus- und Weiterbildung, insbesondere im Unternehmenskontext. Im Umfeld der schwer verständlichen Quantentechnologie stellte das Fehlen leicht nachvollziehbarer Erklärungen und Darstellungen eine besondere Barriere dar. Entsprechend wurde eine nutzerzentrierte Systemkomponente benötigt, die das Lernen erleichterte sowie die Motivation der Nutzenden aktivierte und aufrechterhielt.
Im Projekt übernahm die HSNR im Konsortium daher zwei zentrale Aufgaben. Zum einen baute und betrieb sie eine Online-Plattform, die Interessierten innovative und zielgruppenspezifische Lehrmaterialien (Dokumente, Präsentationen, Videos, simulationsbasierte Experimental-Labore, ggf. auch ferngesteuerte reale Versuche) bereitstellte und zugleich als Anlaufstelle für Kollaboration diente. Hierzu wurde eine geeignete Software- und Dienste-Architektur konzipiert und umgesetzt. Dabei wurde auf bestehende kommerzielle oder frei verfügbare Komponenten zurückgegriffen, um den Entwicklungsaufwand gering zu halten.
Als zweite wesentliche Aufgabe wurden frei verfügbare OER-Lernmaterialien (OER = Open Educational Resources) gesammelt, bei Bedarf angepasst sowie neue OER entwickelt und auf der Plattform bereitgestellt. Ein Schwerpunkt lag auf der Anpassung und Integration von VR/AR-Komponenten in ausgewählte geeignete OER. Darüber hinaus übernahm die HSNR die Entwicklung neuer OER, insbesondere haptischer Artefakte in Kombination mit VR- und AR-Anwendungen, mit denen die teils nicht intuitiven Effekte der Quantenwelt nicht nur visualisiert, sondern auch haptisch erfahrbar gemacht werden konnten. Dabei wurde untersucht, ob und wie solche haptischen Artefakte den Lernprozess in diesem Umfeld unterstützten. Bestandteil des Konzepts war es, Quantentechnologien erlebbar zu machen, ihre Nutzung zu demonstrieren und Anwenderinnen und Anwendern zugleich die Möglichkeit zu geben, die Relevanz von Quantentechnologien für den eigenen Kontext einzuschätzen. Ziel war es daher nicht nur, entsprechende OER zu entwickeln, sondern auch zu analysieren, inwieweit VR/AR in Kombination mit haptischen Artefakten eine nachhaltige Motivation und kontinuierliche Weiterbildung unterschiedlicher Zielgruppen unterstützen kann.
Folgende Ergebnisse wurden von der HSNR in Zusammenarbeit mit dem Konsortium erzielt:
Virtuelles QuFabLab / Online-Plattform
Als technische Basis der Bildungs- und Kollaborationsplattform wurde nach Recherche und Bewertung geeigneter Softwarekomponenten Moodle als Basis der Plattform ausgewählt und um Kollaborationsfunktionen erweitert.
Auf der Plattform wurden u. a. Benutzer- und Kursverwaltung (inkl. Kompetenzlevel), Medien- und Dokumentenbereitstellung, Quiz-/Testfunktionen, Feedback/Übungen und Forum umgesetzt sowie Schnittstellen (REST-API/SQL) geschaffen, um Inhalte auch in AR/VR-Anwendungen nutzbar zu machen.
Inhaltlich wurde die Plattform über „Lernkacheln“ strukturiert (z. B. Grundlagen Mathe, Grundlagen Quantenphysik, Quantentechnologie & Sensorik, Anwendungen, Experimente, Glossar, Forum, Feedback) und um externe OER-Links sowie partner- und HSNR-eigene Materialien ergänzt.
Eine geplante umfassende Evaluation innerhalb von Moodle wurde nur eingeschränkt erreicht, weil der Gastzugang wichtige Interaktionen (Feedback, Gruppenwahl etc.) nicht zuließ und diese Einschränkung im Projektzeitraum nicht vollständig behoben werden konnte.
KI-gestützte Lernassistenz („Quantum Tutor“) als Ergänzung
Im Projektkontext wurde untersucht, inwieweit ChatGPT Lernende beim Verständnis (u. a. Michelson-Interferometer) unterstützen kann, wobei Stärken bei grundlegenden Erklärungen, aber Schwächen bei Tiefe, Zielgruppenanpassung und Halluzinationsrisiken identifiziert wurden.
Als Konsequenz wurde ein „Quantum Sensor Tutor“ als Custom-GPT entwickelt (kostenpflichtiger ChatGPT-Zugang erforderlich) und zusätzlich eine lokal betriebene Tutor-Alternative (u. a. auf Basis eines lokalen Modells, integriert in Moodle) zur Verbesserung von Datenschutz, Kontrolle und Zugangshürden beschrieben.
Offene Lernmaterialien, VR/AR-OER und didaktische Umsetzung
Ein Schwerpunkt war die Erweiterung von Grundlagenmaterialien (insbesondere Mathematik/Physik), da dieses Wissen als Voraussetzung für das Verständnis von Quantensensorik als zentral erkannt wurde.
Es wurden neue OER entwickelt, die auf VR- und AR-Technologien basieren, u. a. zu Michelson-Interferometer und Quantenverschränkung/Ghost Imaging, zum Teil orientiert am Experimentieransatz des Quantenkoffers von qutools.
Die VR/AR-Umsetzungen nutzten Microsoft HoloLens als Anzeigegerät, was sich nachträglich als ungünstig erwies, da Microsoft die Produktlinie eingestellt hat; zur Nachhaltigkeit wurde jedoch Unity als plattformfähige Entwicklungsumgebung eingesetzt.
Didaktisch wurde eine enge Verzahnung von Lernzielen, Theorie (Moodle), Experiment (VR/AR/MR) und Quiz im Sinne von Constructive Alignment herausgestellt.
Haptische Artefakte und Mixed-Reality-Experimentiersystem
Es wurden haptische „Spielsteine“ und ein „Spielbrett“ entwickelt und die Anwendungen evaluiert, die den Aufbauprinzipien des Quantenkoffers nachempfunden sind und in einer MR-/AR-Umgebung die Interaktion mit simulierten Strahlverläufen, Zuständen und Rückmeldungen ermöglichen.
Ein Kerninnovationspunkt ist eine modulare, funktionsvariable Bausteinarchitektur (Funktion per Drehschalter/Display; Positions-/Rotations-Erkennung über codierte Kontakte; Funktionsübermittlung drahtlos) sowie eine dreistufige Interaktionsarchitektur (rein virtuell, hybrid, weitgehend physisch mit AR-Overlay).
Die Ergebnisse (CAD, Platinen, Software etc.) wurden als Open-Source bereitgestellt, u. a. via GitHub, um Nachnutzung und Weiterentwicklung zu ermöglichen
Schlussbericht - Fördermaßnahme: Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien
No full textDas BMWE-Verbundvorhaben „Shuttle2X“ adressierte erfolgreich den sicheren und effizienten Einsatz automatisierter Shuttle-Fahrzeuge in komplexen urbanen Verkehrsszenarien. Ziel war die Überwindung von Informationslücken fahrzeugeigener Sensorik mittels eines hybriden Systemkonzepts, das intelligente Infrastruktur-Vernetzung und zuverlässige Vehicle-to-Everything (V2X)-Kommunikation integriert. Diese Arbeit ist entscheidend für den sicheren Betrieb automatisierter Shuttles im städtischen Umfeld. Methodisch umfasste das Projekt die Entwicklung und Validierung eines hybriden Sicherheitskonzepts zur optimalen Verteilung von Sicherheitsaufgaben zwischen Fahrzeug und Infrastruktur. Umfassende rechtliche Grundlagenarbeit ermöglichte Level 4-Zulassungen als Erprobungsfahrzeuge (mit mitfahrender technischer Aufsicht) vom Kraftfahrtbundesamt (KBA) und etablierte eine praxisrelevante Anforderungsmatrix. Zudem erfolgte eine breite Evaluierung in drei Testgebieten (Renningen, Karlsruhe, Bad Wimpfen) sowie aktive Beiträge zur europäischen Standardisierung (ETSI) der V2X-Kommunikation. Wesentliche Ergebnisse sind nachweisbare Effizienzgewinne und erhöhte Sicherheit durch kollektive Perzeption, mit reduzierten Überquerungszeiten und weniger Eingriffen durch Sicherheitsfahrer. Die Pionierarbeit in der Standardisierung fördert Interoperabilität und Akzeptanz neuer Technologien. Basierend auf diesen Erkenntnissen trieb Shuttle2X technologische Entwicklungen voran und förderte den interdisziplinären Dialog. Die Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für nachgelagerte Industrialisierung und zukünftige Projekte im automatisierten Fahren, die die Entwicklung innovativer Mobilitätslösungen unterstützen. Umfangreiche Veröffentlichung, Patente und Demonstrationen sichern nachhaltigen Wissenstransfer und treiben die zukünftige Mobilität voran
Schlussbericht zum Teilvorhaben
No full textZielsetzung des Forschungsprojekts war zu bewerten, inwieweit sich mit 5G-Network-Slicing in öffentlichen Mobilfunknetzen „on demand“ dienstgütegesicherte und logisch separierte Netzressourcen für Einsatzkräfte realisieren lassen. Im Verlauf des Forschungsprojektes wurden der Prozess der Slice-Initialisierung sowie die technische Bereitstellung gemäß 3GPP-Architektur modelliert und dokumentiert. Dabei erfolgte eine Analyse der einzelnen Prozessschritte einschließlich der Ermittlung typischer Bereitstellungszeiten. Diese wurden mit den Anforderungen einer „on-demand“-Bereitstellung abgeglichen. Als Kriterium für „on demand“ lag eine Bereitstellung innerhalb der einsatztaktisch definierten Hilfsfrist zugrund
Tagungsband zum 9ten BIH-Treffen
No full textVom 27. bis zum 29. August fand die neunte Fachtagung für wissenschaftliche Beschäftigte und Nachwuchskräfte an Bauingenieur-Institutionen der Hochschulen (kurz: BIH-Treffen) bei uns an der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Kiel statt. Das BIH-Treffen bietet eine hervorragende Möglichkeit zu fachlichem und persönlichem Austausch unter den wissenschaftlichen Mitarbeitenden der HAWs. In diesem Rahmen werden Fachbeiträge zu aktuellen Forschungsthemen, Anwendungen aus Labor und Praxis und innovative Ausbildungsmethoden präsentiert. Das BIH-Treffen wurde bereits im Jahr 2016 von der Hochschule Ruhr West in Mülheim an der Ruhr ins Leben gerufen. Die ersten Treffen fanden in Mülheim an der Ruhr (2016), Gießen (2017) und Köln (2018) statt. Das vierte Treffen wurde in Dresden (2019) ausgerichtet, gefolgt von Veranstaltungen in Frankfurt am Main (2021), Bielefeld (2022), Berlin (2023) und Mainz (2024)
eine Studie im Rahmen des Projektes: H2Giga ReNaRe - Recycling - Nachhaltige Ressourcennutzung (ReNaRe), Teilziel 8: Digitalisierung der Stoffströme Ökobilanzierung (LCA), Arbeitspaket 8.3 Ökobilanzierung (LCA) - gefördert durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen der Fördermaßnahme "Grundlagenforschung Energie" im Förderbereich "Förderaufruf Ideenwettbewerb Wasserstoffrepublik Deutschland - Leitprojekte zu Grünem Wasserstoff"
Get PDF