openHSU (HSU Hamburg)
Not a member yet
7291 research outputs found
Sort by
Improvements in Impact Echo data quality through time signal stacking
No full textDas Impakt-Echo Verfahren ist eine wichtige zerstörungsfreie Prüfmethode für die Zustandsbewertung von Stahlbetonbauwerken. Die Messungen werden in der Regel mit nur einem Empfänger durchgeführt, um die elastischen Wellen zu messen, die mit einem kleinen mechanischen Stoß generiert werden. Infolgedessen ist die Datenqualität je nach Oberflächenrauhigkeit, Geometrie und dem Grad der Heterogenität im Inneren des Betons sehr variabel. Um diesen Nachteil zu überwinden, werden in dieser Studie die Vorteile von wiederholten Impakt-Echo Messungen untersucht. Für die Messungen wird zunächst ein grobes Raster festgelegt. Innerhalb jeder Gitterzelle werden mehrere Messungen mit unterschiedlichen Quell- und Empfängerstandorten durchgeführt, wobei ein konstanter Offset zwischen ihnen eingehalten wird. Anschließend werden diese Messungen im Zeitbereich gestapelt. Die Verwendung eines konstanten Offsets bietet zwei wesentliche Vorteile: Es entfällt die Notwendigkeit, Zeitunterschiede bei Ersteinsätzen auszugleichen, und es werden unterschiedliche Einsetzzeiten für Seitenwandreflexionen gewährleistet, sodass diese durch das Stapeln minimiert werden. Mit der vorgestellten Messanordnung können dir Vorteile von Arrayverfahren für Impakt-Echo angewandt werden, was die Qualität der Daten und Ergebnisse erheblich verbessert.Vo
Unraveling machine tool usability
No full textAusgangssituation:
Der zunehmende Fachkräftemangel, dessen Intensität durch den demografischen Wandel noch verstärkt wird, übt bereits jetzt einen maßgeblichen Einfluss auf die Produktions- und Fertigungslandschaft in Deutschland aus. Der Mangel an Fachkräften mit entsprechender Ausbildung, die zur Bedienung von Werkzeugmaschinen in der Lage sind, wird immer größer. Als Konsequenz wird vermehrt auf ungelerntes Personal zurückgegriffen. Dies führt zu einer erhöhten Nachfrage nach Maschinen, welche eine einfache und intuitive Bedienbarkeit aufweisen und somit auch durch ungelerntes Personal gehandhabt werden können.
Gleichzeitig ist eine fortlaufende Intensivierung von Automatisierung und Digitalisierung auch im Bereich der Werkzeugmaschinen zu beobachten. Der Anteil integrierter Sensorik und Aktorik in Maschinen nimmt zu, sei es zur Überwachung, Steuerung oder Optimierung von Prozessen. Dadurch werden die Maschinen immer komplexer, was sich wiederum auf die Bedienbarkeit auswirkt, die ebenfalls immer anspruchsvoller wird.
Einerseits wird also nach einfach bedienbaren Maschinen verlangt, andererseits stellt die Bedienung der immer komplexeren Maschinen wiederum auch höhere Anforderungen an die Nutzer:innen. Diese Entwicklung führt zu einer Diskrepanz, mit der sowohl Entwickler:innen, Nutzer:innen als auch Ausbilder:innen konfrontiert sind.
Forschungsbedarf:
Für die Zukunft des Fertigungsstandortes Deutschland ist es essenziell, diese Problematiken anzugehen. Dies erfordert jedoch zunächst ein umfassendes Verständnis der Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen. Trotz aktueller Forschungsarbeiten, die auf die Optimierung von Prozessen und die Steigerung der Effizienz von Werkzeugmaschinen und Produktionsprozessen abzielen, fehlt es häufig an einer ganzheitlichen Betrachtung des Phänomens.
Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen aus verschiedenen Perspektiven grundlegend zu untersuchen. Dabei werden die Sichtweisen von Nutzer:innen, Entwickler:innen und Ausbilder:innen einbezogen, um die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen im Hinblick auf Mensch, Maschine und Organisation zu beleuchten.
Methodologie:
Im Rahmen dieser Studie wurde ein qualitativer, explorativer Forschungsansatz gewählt. Diese Vorgehensweise erweist sich insbesondere dann als zielführend, wenn Forschungsgegenstände, wie im vorliegenden Fall, von Grund auf erschlossen und erfasst werden sollen. Diese Forschungsarbeit wurde unter Anwendung der Grounded Theory Methodologie nach Glaser und Strauss konzipiert und durchgeführt. In diesem Kontext wurden semi-strukturierte Interviews mit Entwickler:innen und Ausbilder:innen von Werkzeugmaschinen sowohl aus der Industrie, als auch dem Open-Source Bereich durchgeführt. Zusätzlich wurden teilnehmende Beobachtungen bei den Anwendern:innen während der Benutzung der Werkzeugmaschinen durchgeführt. Auf diese Weise wurde eine umfangreiche Primärdatenbasis generiert, die anschließend mittels der Grounded Theory Methodologie einer systematischen Analyse unterzogen wurde.
Erkenntnisse:
Auf Basis dieser Analyse konnten weiterführende, holistische Erkenntnisse hinsichtlich der Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen abgeleitet werden. In einem ersten Schritt wurde das Konstrukt der Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen als mehrdimensionales Phänomen mit einer physischen, einer kognitiven und einer affektiven Dimension erarbeitet. Darauf aufbauend wurde der Regelkreis der Bedienbarkeit erarbeitet sowie ein dynamisches Modell entworfen, das Nutzer:innen in den Fokus der Betrachtung stellt. In der Folge wurden zudem praxisorientierte Handlungsfelder identifiziert und definiert, welche in einer Maßnahmensystematik, die bewusst offen gestaltet wurde, kategorisiert und systematisiert wurden.
Eine zentrale Erkenntnis dieser Untersuchung ist, dass die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen als ein Konstrukt aufgefasst wird, das sich aus verschiedenen Dimensionen zusammensetzt: der affektiven, der kognitiven und der physischen Dimension. Eine weitere grundlegende Erkenntnis ist, dass jegliche Interaktion mit der Maschine stets durch die Nutzer:innen definiert wird. Die Bedienbarkeit einer Werkzeugmaschine ist daher maßgeblich davon abhängig, ob es gelingt, die Nutzer:innen und deren Bedürfnisse hinreichend zu verstehen und sie zur Handhabung der Maschine zu befähigen. In dieser Arbeit konnte somit die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen mit Hilfe der entwickelten grundlegenden Modelle eingehend erfasst und dargestellt werden.
Ausblick:
In der vorliegenden Arbeit wird die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen grundlegend erforscht und beschrieben und trägt dazu bei, das wenig deterministische Feld der Bedienbarkeit technischer Produktionseinrichtungen greifbar und beherrschbar zu gestalten und entsprechende Modellierungsmethoden und Systematiken vorzustellen. Die präsentierten Ansätze und Modelle haben zum Ziel, das Phänomen der Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen in seiner Ganzheit zu erfassen. Daraus folgend werden praxisorientierte Maßnahmen erörtert, die für Fachkräfte von Nutzen sein können. Diese Arbeit bildet somit eine fundierte Grundlage für die weitere wissenschaftliche Auseinandersetzung mit dem Thema. Eine Weiterentwicklung und Vertiefung der hier vorgestellten theoretischen Ansätze ist insbesondere im Rahmen quantitativer Forschungsdesigns zu empfehlen, um die hier vorgestellten qualitativen Ansätze zu verfeinern.Background:
The growing scarcity of qualified personnel, intensified by demographic changes, is already affecting the production and manufacturing landscape in Germany to a considerable extent. The deficit of personnel with the requisite training and proficiency in operating machine tools is intensifying. As a result, there is an increasing reliance on unskilled labour. This results in an increased demand for machines that are simple and intuitive to operate, thereby enabling unskilled personnel to also handle them.
Concurrently, the machine tool sector is undergoing a sustained process of intensified automation and digitalisation. The proportion of integrated sensors and actuators in machines is increasing, whether for monitoring, controlling or optimising processes. As a result, machine tools are becoming more complex, which also affects their usability, which is also getting more challenging.
The demand for machines that are easy to operate is increasing, but so is the demand for operators to be able to operate increasingly complex machines. This development leads to a discrepancy that developers, users and trainers alike are confronted with.
Research Interest:
Addressing these issues is essential for the future of the manufacturing location Germany. However, this requires a comprehensive understanding of the usability of machine tools. Despite current research aimed at optimising processes and increasing the efficiency of machine tools and production processes, there is often a lack of a holistic view of the phenomenon.
The objective of this study is to conduct a comprehensive analysis of machine tool usability from a variety of perspectives. In order to gain insights into the nature of machine tool usability with regard to the human operator, the machine tool and the organisational context, the views of users, developers and trainers have been included in the study.
Methodology:
A qualitative, explorative research approach was chosen for this study. This approach proves to be particularly expedient when research objects are to be explored and recorded from the ground up, which corresponds to the research intention in this case. The present research work was designed and conducted within the framework of the grounded-theory-methodology according to Glaser and Strauss. In this context, semi-structured interviews were conducted with machine tool developers and trainers from both industry and the open source community. In addition, participant observations of machine tool users were implemented as part of field research. In this way, a comprehensive primary database was generated, which was then systematically analysed using the grounded theory methodology.
Findings:
Based on the analysis, various, holistic insights were gained with regard to the description of the nature of machine tool usability. In a first step, the construct of machine tool usability was recognised as a multidimensional phenomenon with a physical, a cognitive and an affective dimension. Building on this, the control loop of usability was developed and a user-centred, dynamic model was derived. This was followed by the identification and definition of practical fields of action, which were categorised and systematised in a deliberately open-ended system of measures.
A central finding of this study is that machine tool usability is to be understood as a construct that is made up of different dimensions: the affective, the cognitive and the physical dimension. Another fundamental realisation is that any interaction with the machine tool is always defined by the user. The usability of a machine tool is therefore largely dependent on whether it is possible to sufficiently understand the users and their needs and enable them to operate the machine. Based on the fundamental models developed in this thesis, the usability of machine tools could be captured and presented in detail.
Outlook:
In this thesis, the nature of machine tool usability is fundamentally explored and described and contributes to making the less deterministic field of the operability of technical production facilities tangible and controllable and to presenting corresponding modelling methods and systematics. The approaches and models presented aim to capture the phenomenon of machine tool usability in its entirety. As a result, practice-orientated measures are presented that can be of benefit to specialists. This work thus forms a sound basis for further scientific analysis of the topic. Further development and consolidation of the theoretical approaches presented here is recommended, particularly in the context of quantitative research designs, in order to refine the qualitative approaches presented here.Vo
Untersuchung der Power Quality verschiedener elektrischer Verbraucher auf Schiffen
No full textDurch die zunehmende Elektrifizierung der Schiffskomponenten gewinnt die Betrachtung der Power Quality in Schiffsbordnetzen an Signifikanz. Diese Forschungsarbeit untersucht die Power Quality verschiedener kommerzieller elektrischer Verbraucher im Zusammenspiel mit Generatoren auf Schiffen. Dabei wurden Luftverdichter, eine Lüftungsanlage mit Zulüfter, ein Klimagerät, ein Sanitärgerät mit externem elektrischen Nachheizregister, ein Ablüfter für die Kombüse und ein Kaltwassersatz für die Klimatisierung untersucht. Die Untersuchung umfasst die Analyse dreiphasiger Spannungs- und Stromverläufe sowohl vor als auch während des Betriebs der Geräte. Aus diesen Verläufen werden die Power Quality-Kriterien direkt oder nachträglich ausgewertet. Eine Einschränkung der Messungen bestand darin, dass keine reine Sinus-Spannung als Versorgungsspannung zur Verfügung stand, da in Realumgebung gemessen wurde. Diese Einschränkung wird zukünftig durch die Auswertemethode und Vergleichsmessung mit einzelnen Verbrauchern an idealer Sinus-Spannung migriert.Vo
Unterwasser-Schallabstrahlung von ebenen Oberflächen mit einer aktiven Beschichtung
No full textSources for underwater sound with large dimensions l, such as a coating on a boat structure, can be suitable for generating low-frequency underwater sound. In this context, low-frequency refers to wavelength λ in water that fall within the range of 40 l>λ>1,5 l . Such low-frequency sources can be applicable for a wide variety of long-range applications, such as communication, navigation and sonar.
In this study, an array of 18 circular piezoelectric actuators embedded in a potting compound create an active surface for generating underwater sound. The coating is attached to a plane plate of glass-fiber reinforced plastic, typical for maritime applications. The acoustic propagation is investigated in an underwater test range with free field conditions, specifically for low frequencies. This study focuses on sound radiation and beam steering behaviour (in terms of propagation and vibroacoustics). On the one hand, the test results show the strongly frequency-dependent performance of the coating as an underwater sound source. On the other hand, a significant influence of the vibroacoustic behavior on the sound radiation can be recognized. The beam steering experiment reveals the phase shifts, up to which the coating still emits sound without major losses.Vo
Using physiological data to evaluate anxiety responses during different behavioural avoidance tests
No full textSpecific phobias, such as spider phobia, are a widespread condition, that can negatively impact the quality of life of affected people. Phobias are typically characterised by avoidance behaviour, which can be measured using a behavioural avoidance test (BAT). While behavioural avoidance tests are traditionally performed using a real stimulus (e.g., a spider), virtual reality has also gained popularity in the field of psychology. This offers a more accessible and affordable alternative to traditional diagnostic methods. Our work focuses on a comparison of BATs in vivo and in virtuo, and considering two different approach modalities, by analysing the physiological responses of participants. This study aims to investigate whether these responses during in virtuo BATs are comparable to those observed during in vivo BATs, and whether the modality influences the outcome. In this work, we present our study involving 25 participants and an initial look at the data collected.Vo
Entwicklung eines netzseitigen Lastmanagements auf Basis intelligenter nichtlinearer Systemidentifikation zur Vermeidung von Transformator-Lastspitzen in einem Niederspannungsnetz
No full textIn deutschen Stromnetzen ist die Vorhersage zur Vermeidung von Überlast eine anspruchsvolle Aufgabe. Eine wenig digitalisierte Infrastruktur sowie eine strenge Datenschutzvorgabe erschweren die Vorhersage von Lasten in Netz und damit das präzise Reagieren auf Überlast. In diesem Beitrag wird ein intelligentes Last- und Lademanagement für die Integration der Elektromobilität vorgestellt, welches auf neuronalen Netzen basiert, und Lastspitzen in einem deutschen Niederspannungsnetz reduzieren kann. Nach einem prädiktiven Regel-Ansatz wird eine neuronale Netzarchitektur als Systemidentifikator dienen und dazu genutzt werden den richtigen Leistungspegel für das Laden von Elektrofahrzeugen zu bestimmen und die Last somit intelligent im Niederspannungsnetz zu verteilen.Vo
Informelle intergouvernementale Organisationen in grenzüberschreitenden Krisen
No full textGrenzüberschreitende Krisen setzen internationale Organisationen unter Druck. Gleichzeitig vermutet die Forschung, dass informelle intergouvernementale Organisationen (IIGOs) besonders für das Krisenmanagement geeignet sind und unterstellt einen Zusammenhang zwischen Krisen und Informalität. Jedoch führt nicht jede Krise zu IIGO-Krisenmanagement. Auch fehlt bislang eine detaillierte Theoretisierung des Zusammenhangs. Dieser Beitrag diskutiert daher die Eignung von IIGOs für die Bearbeitung grenzüberschreitender Krisen und fragt nach den Bedingungen, unter denen Staaten in Krisensituationen durch IIGOs agieren. Eine Gegenüberstellung der funktionalen Anforderungen von Krisen und der institutionellen Eigenschaften von IIGOs untermauert ihre grundsätzliche Eignung zur Krisenbearbeitung. Darauf aufbauend entwickelt der Beitrag das Argument, dass der Einsatz von IIGOs in Krisen von der Handlungsfähigkeit formaler intergouvernementaler Organisationen (FIGOs) in den betroffenen Politikfeldern abhängt. Staaten greifen in Krisen auf IIGOs zurück, wenn FIGOs aufgrund fehlender Ressourcen, unklarer Zuständigkeiten oder interner Blockaden handlungsunfähig sind. Indem sie Probleme im formalen Organisationsgefüge kompensieren, können IIGOs in Krisen Druck von FIGOs nehmen.Vo
Integration of variable energy prices as an additional dimension of production planning and control in the industrial processing of carbon fibre reinforced plastics
No full textDie vorliegende Dissertation untersucht, inwieweit eine energiepreisbewusste Produktionsplanung und -steuerung (PPS) zu Einsparungen in der Fertigung von Großbauteilen aus kohlenstofffaserverstärkem Kunststoff (CFK) beitragen kann. Dabei steht die Hypothese im Fokus, dass die Berücksichtigung von variablen Energiepreisen signifikante Einsparungspotenziale bietet, die mit der Höhe der Preisvolatilität korrelieren. Die Arbeit kombiniert ingenieurtechnische Grundlagen der CFK-Fertigung mit mathematischen Optimierungsmodellen, um die wirtschaftliche und technologische Umsetzbarkeit energiepreisbewusster PPS-Ansätze zu erforschen. Der theoretische Rahmen der Arbeit basiert auf den Grundlagen der PPS sowie der Energiemärkte, die zu Beginn detailliert dargelegt werden. Hierbei werden sowohl die Charakteristika der CFK-Fertigung als auch die spezifischen Anforderungen und Herausforderungen der energieintensiven Produktion komplexer Produkte analysiert. Die Prozessketten der Autoklav-Prepreg- (AP) und Resin Transfer Molding (RTM) CFK-Fertigung werden beleuchtet, um ein differenziertes Verständnis für die zugrunde liegenden Produktionsprozesse zu schaffen. Ergänzend dazu wird das europäische Energiemarktsystem und dessen Einfluss auf Produktionskosten in Bezug auf Preisvolatilitäten beleuchtet. Diese ingenieurwissenschaftlichen und wirtschaftlichen Grundlagen bilden den Rahmen für die Entwicklung eines gemischt-ganzzahligen Optimierungsmodells, das die flexible Anpassung von Produktionsplänen an Schwankungen der Energiepreise ermöglicht. Die Szenarien zur Validierung der Modelle sind so gestaltet, dass sie die spezifischen Gegebenheiten der Werkstattfertigung abbilden, die typisch für mittelgroße CFK-Produktionsumgebungen wie die des Projektpartners CTC GmbH sind. Sie berücksichtigen die Dynamik von Energiepreisen und deren Einfluss auf die Produktionskosten. Die im theoretischen Teil vorgestellten Konzepte der PPS werden in späteren Kapiteln aufgegriffen, um die entwickelten Modelle zu bewerten und einzuordnen. Es wird gezeigt, dass die Volatilität der Energiepreise einen entscheidenden Einfluss auf das Einsparungspotenzial hat: Höhere Schwankungen ermöglichen eine gezieltere Verlagerung energieintensiver Prozesse in kostengünstige Zeiträume, was insbesondere für den AP-Prozess deutliche Einsparungen generiert. Neben der Validierung der Optimierungsmodelle beleuchtet die Arbeit auch deren praktische Anwendbarkeit. Hier werden die entwickelten Modelle im Kontext der industriellen Testumgebung der CTC GmbH, einer führenden Forschungseinrichtung für Faserverbundtechnologie, analysiert. Die Ergebnisse der Modellrechnungen zeigen nicht nur die wirtschaftlichen Vorteile, sondern auch die Relevanz für die Dekarbonisierung energieintensiver Industrien. Gleichzeitig wird deutlich, dass eine vollständige Integration in reale Produktionsumgebungen weitere Forschung und Anpassungen erfordert, insbesondere in Bezug auf personal- und kapazitätsbezogene Restriktionen sowie unvorhersehbare Schwankungen von Marktpreisen. Indem die Lücke zwischen theoretischen Grundlagen und praktischen Anwendungen geschlossen wird, bietet diese Dissertation eine Grundlage zur Weiterentwicklung energieeffizienter Strategien in der PPS. Sie leistet einen Beitrag zu den laufenden Bemühungen, Nachhaltigkeit und Kosteneffizienz in der Luft- und Raumfahrtfertigung zu verbessern.This dissertation examines the extent to which energy price-aware production planning and control can achieve significant cost savings in the manufacturing of large carbon fiber reinforced polymer (CFRP) components. The central hypothesis posits that accounting for energy price volatility offers substantial savings potential, with a positive correlation between the magnitude of volatility and achievable cost reductions. The study integrates engineering principles of CFRP manufacturing with mathematical optimization models to explore the economic and technological feasibility of energy price-aware PPS strategies. The theoretical framework draws upon foundational concepts in production planning and control as well as energy market dynamics, which are elaborated in detail in the initial chapters. The research analyzes the unique characteristics and challenges of energy-intensive CFRP production, focusing on the Autoclave-Prepreg (AP) and Resin Transfer Molding (RTM) processes. These processes are examined to provide a detailed understanding of their energy consumption profiles and their potential for cost optimization. Additionally, the study highlights the impact of the European energy market system, particularly the role of price volatility, on production costs. This combination of engineering and economic insights serves as the foundation for developing a mixed-integer linear programming optimization model, which enables dynamic adaptation of production plans to fluctuating energy prices. The validation scenarios for the models are tailored to represent the specific characteristics of job-shop production environments typical of medium-scale CFRP manufacturing, such as those at the project partner CTC GmbH. These scenarios incorporate the dynamic nature of energy prices and their influence on production costs. Key concepts introduced in the theoretical framework are revisited in later chapters to evaluate and contextualize the developed models. The results demonstrate that energy price volatility is a critical factor influencing savings potential: higher volatility facilitates the strategic rescheduling of energy-intensive processes to lower-cost periods, yielding particularly notable savings for the AP process. Beyond the validation of optimization models, the dissertation addresses their practical applicability. The models are analyzed within the industrial testing environment of the CTC GmbH, a leading research center for composite technology. The results underscore not only the economic benefits of energy price-aware PPS but also their relevance for the decarbonization of energy-intensive industries. However, the study also highlights the need for further research and adaptation to enable full integration into real-world production environments, particularly with regard to workforce and capacity constraints as well as unpredictable market price fluctuations. By bridging the gap between theoretical foundations and practical applications, this dissertation provides a robust basis for advancing energy-efficient PPS strategies. It contributes to the ongoing efforts to enhance sustainability and cost-efficiency in aerospace manufacturing while offering transferable insights for other energy-intensive industries.Vo