TU Braunschweig: LeoPARD - Publications And Research Data
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Investigations on the dynamic influence of the contact angle on frictional sliding processes between rough surfaces using NURBS and mortar-based augmented Lagrangian method
No full textThe paper deals with the influence of contact kinematics on the coefficient of friction (COF) during sliding processes on a mesoscopic scale (asperity). The primary emphasis here is on the influence of contact angles, which is particularly significant for rough surfaces with steep asperities. The experimental setup here is sliding contact undergoing large deformations between topographies with a single asperity and multiple asperities. Since this question is numerically highly challenging, a frictional contact model using NURBS basis functions and mortar-based augmented Lagrangian method was developed here. During the process, the local normal force and frictional force change their magnitudes and directions highly dynamically. Due to large contact angles, a global interpretation of the COF differs from the locally assumed COF
Computergestützte und experimentelle Studien zu Lignin-umwandelnden Enzymen
No full textAs a component of lignocellulose, lignin is one of the most abundant aromatic polymers on Earth. Its utilization is therefore considered a valuable alternative to the synthesis of aromatics from mineral oil. Glutathione-dependent β-etherases can cleave β-O-4 aryl ether bonds, which are the most common type of bond found in lignin. Due to their non-radical mechanism, these enzymes show promise as biocatalysts for the selective depolymerization of lignin polymers and oligomers, and for the production of aromatic platform chemicals from renewable raw materials. The first part of this work focused on investigating the catalytic mechanism of β-etherases and identifying important amino acid residues in the active site. Using computer-aided methods, various substrates were first docked into the active site of LigE and LigF, which then served as starting structures for molecular dynamics simulations. During the simulation, parameters were monitored that enabled a nucleophilic attack of the co-substrate glutathione on the beta-carbon of the substrate. For LigF, it was shown that the nucleophilic attack can take place. In addition, those amino acids that interact with the substrate during the simulation were experimentally subjected to an alanine scan in order to estimate the influence of the individual amino acids. Kinetic studies showed that the amino acids W115 and W148 are essential for catalysis, while S111, which is involved in the protonation of the leaving group, is of great importance but not essential. In addition, the simulation revealed a flexible helix-turn-helix motif, from which two proline residues were also replaced by alanine. The substitution of residue P142 led to significantly increased activity, probably due to the influence of increased movement of the domain. Also, LigE was investigated for its catalytic key residues. The results revealed that the crystal structure of LigE corresponds to a catalytic inactive form of the enzyme due to a truncation of 27 amino acids at the C-terminus. The second part of this thesis focused on heterologous production of unspecific peroxygenases and their potential role in lignin degradation. First, the expression of different potential peroxygenase genes in N. crassa and E. coli was investigated. No UPOs could be produced using the N. crassa production system. The situation was different for E. coli. With the help of co-produced chaperones, the short-type UPO from Botryobasidium botryosum could be produced in E. coli. Subsequent biochemical characterization of BboUPO revealed that this enzyme can catalyze numerous reactions and function over a wide pH range. Furthermore, BboUPO tolerates solvents such as acetonitrile and acetone up to a concentration of 10%. Due to its relatively large active site, BboUPO presumably prefers larger substrates than the typical UPO model substrates Finally, the involvement of UPOs in lignin depolymerization was investigated. The tested UPOs were examined using both lignin model substrates and a lignin oligomer mixture. The results showed that UPOs both demethylate and hydroxylate the model substrates. Lignin oligomers were also converted by UPOs to a certain extent, but this did not correspond to depolymerization. Future studies could combine UPOs with other lignin-degrading enzymes to contribute to the valorization of lignin.Lignin ist ein Bestandteil von Lignocellulose und zählt zu den am häufigsten vorkommenden aromatischen Polymeren auf der Erde. Es gilt als alternative Quelle für aromatische Verbindungen, die sonst aus Mineralöl gewonnen werden. Glutathion-abhängige β-Etherasen können die in Lignin vorkommende β-O-4-Aryletherbindung spalten. Aufgrund ihres nicht-radikalen Reaktionsmechanismus sind diese Enzyme vielversprechende Biokatalysatoren für die selektive Depolymerisation von Ligninpolymeren und -oligomeren sowie für die Herstellung aromatischer Plattformchemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen. Der erste Teil dieser Arbeit konzentrierte sich auf die Untersuchung des katalytischen Mechanismus von β-Etherasen und die Identifizierung wichtiger Aminosäurereste im aktiven Zentrum. Mithilfe computergestützter Methoden wurden zunächst verschiedene Substratstrukturen in das aktive Zentrum von LigE und LigF gedockt. Diese dienten dann als Ausgangsstrukturen für molekulardynamische Simulationen. Für LigF konnte gezeigt werden, dass ein nukleophiler Angriff durch das Co-Substrat Glutathion stattfinden kann. Darüber hinaus wurden diejenigen Aminosäuren, die während der Simulation mit dem Substrat interagierten, einem Alaninscan unterzogen, um den Einfluss der einzelnen Aminosäuren abzuschätzen. Kinetische Unter-suchungen zeigten, dass die Aminosäuren W115 und W148 für die Katalyse essenziell sind, während S111, welches an der Protonierung der Abgangsgruppe des Substrates beteiligt ist, zwar von großer, aber nicht von essenzieller Bedeutung ist. Darüber hinaus ergab die Simulation ein flexibles Helix-Turn-Helix-Motiv, bei dem ebenfalls zwei Prolinreste durch Alanin ersetzt wurden. Die Substitution des Restes P142 führte zu einer deutlich erhöhten Aktivität, was auf die erhöhte Flexibilität der Domäne zurückzuführen ist. Auch LigE wurde auf seine katalytischen Schlüsselreste untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Kristallstruktur von LigE aufgrund einer Verkürzung um 27 Aminosäuren am C-Terminus einer katalytisch inaktiven Form des Enzyms entspricht. Der zweite Teil dieser Arbeit konzentrierte sich auf die heterologe Produktion unspezifischer Peroxygenasen (UPO) und ihre potenzielle Rolle beim Ligninabbau. Zunächst wurde die Expression verschiedener potenzieller Peroxygenasegene in N. crassa und E. coli untersucht. Während mit dem N. crassa-Produktionssystem keine UPOs hergestellt werden konnten, konnte die kurze BboUPO aus Botryobasidium botryosum in E. coli, mithilfe von co-produzierten Chaperonen, löslich produziert werden. Die anschließende biochemische Charakterisierung von BboUPO ergab, dass dieses Enzym zahlreiche Reaktionen katalysieren kann und über einen breiten pH-Bereich hinweg aktiv ist. Darüber hinaus toleriert BboUPO Lösungsmittel wie Acetonitril und Aceton bis zu einer Konzentration von 10%. Schließlich wurde die Beteiligung von UPOs an der Depolymerisation von Lignin untersucht. Hierzu wurden die getesteten UPOs auf den Umsatz von Lignin-Modellsubstraten und einer Lignin-Oligomermischung untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass UPOs die Modellsubstrate sowohl demethylieren als auch hydroxylieren. Auch Lignin-Oligomere wurden durch UPOs umgewandelt, jedoch nicht depolymerisiert
Optimierte Ausrichtung von Nanopartikeln und gerichtete Emission für hocheffiziente lumineszierende Solarkonzentratoren und photonische Anwendungen
No full textLuminescent solar concentrators (LSCs) are a promising technology for enhancing solar energy harvesting by redirecting diffuse sunlight onto smaller, high-performance photovoltaic (PV) cells. However, conventional LSCs suffer from intrinsic limitations, including reabsorption losses and escape cone effects, which hinder their efficiency and practical applicability. To overcome these challenges, this study introduces a novel FunDiLight-LSC system, employing photostable nanodots as light-harvesting donors and aligned nanorods as light-redirecting acceptors. The system leverages Förster resonance energy transfer (FRET) to enhance energy absorption while minimizing reabsorption losses and directing fluorescence emission at optimized angles for total internal reflection. A detailed experimental and theoretical analysis is conducted to investigate energy transfer mechanisms, the impact of donor-acceptor ratios, and the alignment of nanorods. The results demonstrate that this nanoparticle-based LSC achieves energy transfer efficiencies exceeding 90%, with escape cone losses reduced to below 8%, significantly outperforming conventional organic dye-based LSCs. Furthermore, the superior photostability of the nanomaterials improves the durability and long-term applicability of the system. Additionally, this research explores the spatial orientation of core-crown CdSe/CdS nanoplatelets (NPLs) embedded in electrospun fibers using 3D single-particle polarized excitation microscopy. Based on the response of individual flat-lying NPLs to polarized light, the relationship between the distribution of transition dipole moments (TDMs) and NPLs’ spatial orientation is first established. By identifying the TDM orientation, the spatial orientation of arbitrary NPLs can then be determined. An unexpected perpendicular alignment of NPLs relative to the fiber direction is observed and further confirmed through polarized emission spectroscopy and 3D photogoniometry. The findings suggest that this alignment is driven by the Barus effect, where viscoelastic relaxation and normal forces during electrospinning dictate the final orientation of NPLs. By systematically adjusting fiber fabrication parameters, multiple NPL orientation modes are achieved, including randomly oriented, vertically aligned parallel to the fiber direction, vertically aligned perpendicular to the fiber direction, and mixed orientations. These results not only provide a new method to analyze the NPL orientation but also establish a new approach for optimizing the optical performance of luminescent materials. This study investigates emissive nanosemiconductors with exceptional optical properties, focusing on achieving controlled directional emission through precise alignment. The integration of nanodots and nanorods enables a photostable and efficient LSC system optimized for GaInP tandem PV layers, offering a practical approach to improving solar energy harvesting. The controlled alignment of NPLs further broadens their applicability in photonic and optoelectronic systems. These findings enhance the understanding of nanomaterial alignment and energy transfer, contributing to advancements in optoelectronic devices and photovoltaic technologies.Lumineszierende Solarkonzentratoren (LSCs) stellen eine vielversprechende Technologie zur Verbesserung der solaren Energiegewinnung dar, indem sie diffuses Sonnenlicht auf kleinere, leistungsstarke Photovoltaikzellen (PV) umleiten. Allerdings weisen konventionelle LSCs inhärente Einschränkungen auf, darunter Wiederabsorptionsverluste und Fluchtkegel-Effekte, die ihre Effizienz und praktische Anwendbarkeit beeinträchtigen. Zur Überwindung dieser Herausforderungen wird in dieser Studie ein neuartiges FunDiLight-LSC-System vorgestellt, das photostabile Nanodots als lichtsammelnde Donoren und ausgerichtete Nanorods als lichtumleitende Akzeptoren einsetzt. Das System nutzt die Förster-Resonanzenergietransfer (FRET), um die Energieabsorption zu optimieren, während Wiederabsorptionsverluste minimiert und die Fluoreszenzemission in optimierten Winkeln für die Totalreflexion ausgerichtet werden. Eine detaillierte experimentelle und theoretische Analyse wird durchgeführt, um die Mechanismen des Energietransfers, den Einfluss des Donor-Akzeptor-Verhältnisses und die Ausrichtung der Nanorods zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass dieser nanopartikelbasierte LSC Energieübertragungseffizienzen von über 90 % erreicht, wobei die Verluste durch den Fluchtkegel auf unter 8 % reduziert werden – eine signifikante Verbesserung gegenüber konventionellen organischen Farbstoff-basierten LSCs. Darüber hinaus verbessert die überlegene Photostabilität der Nanomaterialien die Langlebigkeit und langfristige Anwendbarkeit des Systems. Zusätzlich untersucht diese Forschung die räumliche Orientierung von Kern-Schale CdSe/CdS-Nanoplatelets (NPLs), die in elektrogesponnenen Fasern eingebettet sind, mittels 3D-Einzelpartikel-polarisierter Anregungsmikroskopie. Basierend auf der Reaktion einzelner flach liegender NPLs auf polarisiertes Licht werden zunächst die Verteilung der Übergangsdipolmomente (TDMs) und deren räumliche Beziehung zu den NPLs bestimmt. Durch die Bestimmung der TDM-Ausrichtung kann anschließend die räumliche Orientierung beliebiger NPLs ermittelt werden. Eine unerwartete senkrechte Ausrichtung der NPLs relativ zur Faserrichtung wird beobachtet und durch polarisierte Emissionsspektroskopie sowie 3D-Photogoniometrie weiter bestätigt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Ausrichtung durch den Barus-Effekt verursacht wird, bei dem viskoelastische Relaxation und Normalkräfte während des Elektrospinnens die endgültige Orientierung der NPLs bestimmen. Durch eine systematische Anpassung der Faserherstellungsparameter werden mehrere NPL-Ausrichtungsmodi erzielt, darunter zufällige Orientierung, vertikale Ausrichtung parallel zur Faserrichtung, vertikale Ausrichtung senkrecht zur Faserrichtung sowie gemischte Orientierungen. Diese Ergebnisse liefern nicht nur eine neue Methode zur Analyse der NPL-Orientierung, sondern auch einen innovativen Ansatz zur Optimierung der optischen Leistung lumineszierender Materialien. Diese Studie untersucht emmitierende Halbleiter-Nanomaterialien mit außergewöhnlichen optischen Eigenschaften, wobei der Schwerpunkt auf der Erzielung einer kontrolliert gerichteten Emission durch präzise Ausrichtung liegt. Die Integration von Nanodots und Nanorods ermöglicht ein photostabiles und effizientes LSC-System, das für GaInP-Tandem-PV-Schichten optimiert ist und einen praktikablen Ansatz zur Verbesserung der solaren Energiegewinnung bietet. Die kontrollierte Ausrichtung der NPLs erweitert darüber hinaus deren Anwendbarkeit in photonischen und optoelektronischen Systemen. Diese Erkenntnisse tragen zur Vertiefung des Verständnisses der Nanomaterialausrichtung und des Energietransfers bei und leisten einen bedeutenden Beitrag zur Weiterentwicklung optoelektronischer Bauelemente und photovoltaischer Technologie
Model files of 3D printed divided spectroelectrochemical cell for operando FT-IR spectroscopy using metal foam electrodes
No full textCollection of STL model files that were used for 3D printing of spectroelectrochemical cells. They were employed to study the electrocatalytic hydrogenation of 5-HMF on Cu coupled with ATR-FTIR spectroscopy. All versions of the cell design are compatible with the baseplate of a "Jackfish spectroelectrochemical cell" set by PIKE Technologies, USA
Eine Studie zur Vegetation von Salzwiesen: Saisonale Veränderungen der biomechanischen Eigenschaften und physikalische Modellierung
No full textClimate change, increasing temperatures and sea level rise are a threat for coastal regions worldwide. To protect the population in these regions, ecosystems at the edge between the marine and terrestrial environment offer a wide range of ecosystem services. Salt marshes, for example, provide valuable habitats for flora and fauna, carbon storage and attenuate wave energy. To improve the understanding of the wave-vegetation interaction, the objectives of this doctoral thesis are to (i) investigate seasonal changes of the biomechanical properties for dominant salt marsh species, (ii) systematically evaluate relevant wave transformation processes, for example wave reflection and wave run-up, for the interaction of waves, vegetation and coastal structures and (iii) present a workflow for future investigations evaluating hydrodynamics in salt marshes. Knowledge and methods of engineers and ecologists were combined to investigate two dominant species in salt marshes. Monthly field investigations from December 2021 to December 2022 were conducted on the german barrier island Spiekeroog. For the high marsh, Elymus spp. was identified as prevalent species, while the low marsh was found to be dominated by Spartina anglica. A total of 1746 specimen for S. anglica and 1390 specimen for Elymus spp. were examined. The results for geometrical and biomechanical properties of both species were analyzed and presented. One main result of the data analysis is a classification for seasonal changes of S. anglica with five different phenological states, which proved to differ significantly in regard to biomechanical properties. In comparison, the growth patterns of Elymus spp. did only show two different states based on the phenotype. Based on the outcome of the field campaign and the results of previous studies, a surrogate for Elymus sp. was developed and manufactured using resin 3D printing with flexible resin. The high geometrical adaptability of this method provides possibilities for adaptation and variation. This enables to model the inhomogeneity of salt marshes in future research. In this thesis, flexible resin components were used, which resulted in an adaptable surrogate suited for hydraulic experiments. To obtain conceptual results for flexible surrogates, cylinders with different flexibilities have been manufactured using 3D printing. For each surrogate, the bending angle has been measured in a flume for various flow velocities. Additionally, systematic flume experiments with rigid plant mimics were conducted to assess important processes regarding the interaction of waves, vegetation and sea dikes. For these laboratory tests, four parameters were analyzed: wave reflection, wave transmission, wave set-up and wave run-up. The results show the submergence ratio as an important parameter to determine the magnitude of wave energy reduction in salt marshes. Eventually, the results obtained during this thesis were summarized for a workflow regarding future research on hydrodynamic energy interacting with salt marsh vegetation.Der Klimawandel verursacht den Anstieg des Meeresspiegels sowie ein vermehrtes Auftreten von Sturmfluten. Dadurch stehen Küstenregionen weltweit immer stärker unter Druck. Küstenökosysteme, wie Salzwiesen, bieten Habitate für Flora und Fauna, Kohlenstoffspeicherung und Schutz vor hydraulischen Einwirkungen. In dieser Dissertation wird insbesondere die Interaktion zwischen Wellen und Vegetation untersucht. Dazu werden (i) die saisonalen Änderungen der biomechanischen Eigenschaften dominanter Salzwiesenarten analysiert, (ii) maßgebliche Wellentransformationsprozesse betrachtet und (iii) ein Arbeitsprozess präsentiert, um nachfolgende Untersuchungen zu optimieren. Zur Beantwortung der Fragestellungen werden Methoden aus den Ingenieurwissenschaften und der Ökologie kombiniert und zwei dominante Arten deutscher Salzwiesen untersucht. Basierend auf dem Vorhandensein und der räumlichen Verteilung während der Sturmflutsaison werden S. anglica in der unteren und Elymus spp. in der oberen Salzwiese untersucht. Letztere Art zeigt eine Kombination charakteristischer Merkmale von Elymus athericus und Elymus repens. Monatliche Felduntersuchungen zwischen Dezember 2021 und Dezember 2022 wurden auf der ostfriesischen Insel Spiekeroog durchgeführt, wobei insgesamt 1746 Individuen von S. anglica und 1390 Individuen von Elymus spp. hinsichlich geometrischer und biomechanisch Eigenschaften untersucht wurden. Ein zentrales Ergebnis der Datenanalyse ist die Klassifikation jahreszeitlicher Veränderungen von S. anglica. Fünf phänologische Stadien, die sich signifikant in ihren biomechanischen Eigenschaften unterscheiden, konnten identifiziert werden. Im Vergleich dazu zeigte Elymus spp. nur zwei unterschiedliche Stadien. Auf Basis der im Feld gewonnen Erkenntnisse soll ein Modell entwickelt werden, dass die skalierbare Untersuchungen von Salzwiesenvegetation im Wasserbaulabor erlaubt. Als besonders geeignet hierfür hat sich 3D Druck mit UV aushärtenden Harzen erwiesen. Die Kombination aus freier Gestaltbarkeit druckbarer Geometrien und die Variabilität mechanischer Eigenschaften durch Mischung verschiedener Harze ermöglicht eine gute Abbildung der Heterogenität der Flora. Am Beispiel von Elymus sp. wurde ein erstes Modell zur Untersuchung in einem Strömungskanal hergestellt. Dabei wurden der Biegewinkel und die relative Höhe verschiedener Modellhalme unter Strömungseinfluss untersucht. Zusätzlich haben systematische Wellenkanalexperimente mit starren Pflanzenmodellen gezeigt welche wesentlichen Prozesse die Wechselwirkungen von Wellen, Vegetation und Seedeichen beeinflussen. Für diese Laborversuche wurden vier Prozesse untersucht. Die Ergebnisse zeigen das Verhältnis von Vegtationhöhe zu Wassertiefe als einen wichtigen Parameter für Wellenreflexion, Wellentransmission, Wellenaufbau und Wellenauflauf. Die Ergebnisse dieser Arbeit münden in einen strukturierten Arbeitsprozess, der die Untersuchung von Salzwiesenvegetation von der Feldstudie bis zum Laborexperiment systematisch verknüpft
Data-mining für energieeffiziente Automobilfabriken
No full textEnergy is increasingly crucial for industries, especially with rising energy prices and the ur-gent need for sustainable practices. The industrial sector, accounting for over 22% of Europe's emissions, is pivotal in addressing global warming in line with the Paris Agreement's goals. This is particularly relevant in the automotive industry, where significant energy demand occurs through its large global scale. The European Union's "Energy Efficiency First" principle under the Green Deal aims to decarbonize energy systems by 2050, pushing industries like automotive manufacturing to enhance energy efficiency. Addressing the "energy efficiency gap"- the dis-parity between current practices and potential energy savings - requires innovative data-driven approaches to optimize energy use and close this gap effectively. However, the literature review reveals gaps in energy performance analysis, often focusing only on specific processes and not the entire system, leading to only local improvements and problem shifting. There is also a lack of detailed quantification of the energy performance gap and the consideration of competitor evaluation based on public data. Existing methods do not adequately address the allocation of energy gap causes across different measures and lack ad-vanced methodologies that integrate both white-box and black-box approaches. Additionally, there is a need to enhance the development of energy performance indicators for complex sys-tems and to improve methods for clustering similar systems for effective benchmarking. The research also identifies a need for more robust data-driven evaluation approaches to handle data interdependencies and non-linearities, and for continuous, coherent methodologies that support root-cause analysis to identify energy savings opportunities. This work introduces a novel and robust framework designed to enhance energy performance across automotive manufacturing systems. Grounded in cybernetic control loop thinking and data mining, it assesses and quantifies energy performance and identifies the most promising areas for improvement. By integrating this framework within the ISO 50001 standard, it ensures broad applicability and adherence to international energy management practices. The applica-tion of this framework has been validated through three detailed use cases, covering the three production management horizons. The first strategical use case focused on improving energy performance through internal and external benchmarking, highlighting the ability to predict energy performance on public available data. The second tactical use case utilized the frame-work to identify and implement energy performance improvement actions (EPIAs), using the systematic top-down decomposition method. The third operational use case showcased the framework's practical application in automotive paint shops, validating the effectiveness of au-tomated activity state labeling for monitoring performance changes using high-resolution time series data. These use cases not only demonstrated the framework's robustness and applicability but also enhancing its broader adoption potential to other industries and even to external organ-isations, governmental bodies, NGOs etc.Energie wird für die Industrie immer wichtiger, insbesondere angesichts steigender Energie-preise und der zunehmenden Nachhaltigkeitsanforderungen. Der Industriesektor, der für mehr als 22 % der Emissionen in Europa verantwortlich ist, spielt eine zentrale Rolle bei der Be-kämpfung der globalen Erwärmung, wie sie in den Zielen des Pariser Klimaabkommens be-schrieben wird. Dies gilt insbesondere für die Automobilindustrie, die aufgrund ihrer großen globalen Skalen einen erheblichen Energieverbrauch hat. Das von der Europäischen Union im Rahmen des Green Deal verfolgte Prinzip "Energy Efficiency First" zielt darauf ab, die Ener-giesysteme bis 2050 zu dekarbonisieren, was Industrien wie die Automobilherstellung dazu veranlasst, ihre Energieeffizienz zu verbessern. Um die "Energieeffizienzlücke" - die Diskre-panz zwischen aktuellen Stand und potenziellen Energieeinsparungen - zu schließen, bedarf es innovativer datengesteuerter Ansätze, um die Energienutzung zu verbessern und diese Lücke effektiv zu schließen. Die Literaturrecherche zeigt jedoch Lücken bei der Analyse der energiebezogenen Leistung, die sich oft nur auf bestimmte Prozesse und nicht auf das gesamte System konzentrieren, was zu lediglich lokalen Verbesserungen und Problemverschiebungen führen kann. Ein weiteres Defizit besteht bei der Quantifizierung der Energieleistungsbewertung und bei der Berücksich-tigung von Wettbewerbern auf der Grundlage öffentlicher Daten. Die bestehenden Ansätze ver-nachlässigen die Zuordnung der Ursachen von Energieeffizienzlücken über verschiedene Maß-nahmenkategorien hinweg und es fehlen fortschrittliche Methoden, die sowohl White-Box- als auch Black-Box-Ansätze integrieren. Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit, die Entwick-lung von Energieleistungskennzahlen komplexer Systeme zu fördern und die Methoden für das Clustering ähnlicher Systeme für ein effektives Benchmarking zu verbessern. Die Literaturana-lyse verdeutlicht die Notwendigkeit robusterer, datengesteuerter Bewertungsmethoden, die ef-fektiv mit ausgeprägten Interdependenzen und Nichtlinearitäten umgehen können, sowie an kontinuierlichen, kohärenten Methoden, die eine Ursachenanalyse zur Ermittlung von Energie-einsparungen unterstützen. In der vorliegenden Arbeit wird ein innovatives Konzept präsentiert, welches darauf abzielt, die Energieeffizienz von Automobilproduktionssystemen mittels eines kontinuierlichen Perfor-mance-Management-Ansatzes zu steigern. Das Konzept, das auf kybernetischem Regelkreis-denken und Data Mining basiert, bewertet und quantifiziert die Energieeffizienz und identifi-ziert die vielversprechendsten Bereiche zur Verbesserung. Durch die Integration in den Rahmen der ISO 50001 wird eine breite Anwendbarkeit und die Einhaltung internationaler Energiema-nagementpraktiken gewährleistet. Die Anwendung dieses Konzepts wurde anhand von drei de-taillierten Anwendungsfällen entlang der drei Horizonte des Produktionsmanagements vali-diert. Der erste strategische Anwendungsfall konzentriert sich auf die Verbesserung der energiebezogenen Leistung durch interne und externe Benchmarks, wobei die Fähigkeit zur Vorhersage der externen energiebezogenen Leistung anhand öffentlich verfügbarer Daten er-folgt. Der zweite taktische Anwendungsfall nutzt das entwickelte Konzept, um konkrete Maß-nahmen zur Verbesserung der energiebezogenen Leistung mit Hilfe des systematischen Top-Down-Dekompositionsansatzes effektiv zu identifizieren. Der dritte operative Anwendungsfall demonstrierte den praktischen Nutzen des Konzepts in Automobillackierereien und bestätigte die Wirksamkeit der automatischen Kennzeichnung von Aktivitätszuständen zur Überwachung von Leistungsänderungen auf Basis hochgranularer Zeitreihendaten. Diese Anwendungsfälle haben nicht nur die Robustheit und Anwendbarkeit des Konzepts gezeigt, sondern auch das Potenzial für eine breitere Anwendung in andere Industriezweige und sogar externe Organisa-tionen, Regierungsstellen oder NGOs
Computerchemie
No full textDieses Dokument dient als Skript zur Vorlesung „Computerchemie“ an der Technischen Universität Braunschweig. Die Vorlesung „Computerchemie“ setzt gewisse Grundkenntnisse der Quantenmechanik voraus, wie sie im Rahmen der Vorlesung „PC III: Aufbau der Materie“ an der TU Braunschweig vermittelt werden. Darüber hinaus werden auch gewisse mathematische Grundkenntnisse vorausgesetzt, insbesondere: • komplexe Zahlen • Lösen einfacher Differentialgleichungen • Eigenwertprobleme • lineare Algebr
