Digitales Repositorium der BTU Cottbus – Senftenberg
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Breitbandversorgung und Unternehmensgründungen : ein vertiefter Blick auf Deutschland, Palästina und Litauen ; Verschiedene Arten der Infrastrukturentwicklung und ihre Auswirkungen auf die Unternehmensgründung
No full textRecent changes in information and communication technologies (ICT) have considerably changed the lives of millions of people and the economy around the world. On the one hand, a better broadband infrastructure improved the life quality of households and simplified their everyday routines. On the other hand, companies have benefited from increased employees’ productivity and the emergence of new business models that do not depend any more to a large extent on the location of the company. The latter circumstance was expected to be an additional motivating factor for small and medium-sized firms, as with the development of high-speed Internet, they could possibly successfully compete with market leaders; such goals, for example, were voiced in the Digital Agenda 2010 for Europe (European Commission, 2010).
Nevertheless, the academic literature lacks evidence linking the improvements of ICTs with entrepreneurship (firm entries) and mostly reveals the state of the art for the developed countries, predominantly for the United States. This dissertation attempts, on the one hand, to cover the existing research gap for Germany as previous studies are based on outdated data from the DSL era, or refer to the firm productivity or economic performance. On the other hand, we try to investigate the experience of less developed countries and hence include two specific cases: one is Palestine (where the recent introduction of 3G connectivity boosted the business activity) and the second is Lithuania (an underperforming EU member with a complex historical background).
The main conclusion from this dissertation is that broadband, as a rule, has a statistically positive relation to the number of firm entries, which stays in line with recent studies. Whether the effect of high-speed connections is amplified thanks to other externalities, such as the presence of a highly qualified workforce (skill complementarity) or entrepreneurial training, remains beyond the scope of this work due to statistical data imperfections and is expected to be researched by the author in the future.Die Veränderungen der letzten Jahrzehnte in der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) haben das Leben von Millionen von Menschen und die Ökonomie auf der ganzen Welt erheblich verändert. Einerseits hat eine bessere Breitbandinfrastruktur die Lebensqualität der Haushalte verbessert und die Alltagsroutinen vereinfacht. Andererseits profitierten die Unternehmen durch eine höhere Produktivität ihrer Mitarbeiter sowie durch das Entstehen neuer Geschäftsmodelle, die nicht mehr so stark vom Standort des Unternehmens abhängen. Der letztgenannte Aspekt sollte ein zusätzlicher Motivationsfaktor für kleine und mittlere Unternehmen sein, da sie mit der Entwicklung des Hochgeschwindigkeitsinternets möglicherweise erfolgreich mit den Marktführern konkurrieren können – solche Ziele wurden beispielsweise in der Digitalen Agenda für Europa im Jahre 2010 formuliert (European Commission, 2010).
Dennoch fehlen in der wissenschaftlichen Literatur Studien zum Zusammenhang zwischen den Verbesserungen der IKT und dem Unternehmertum und Firmengründungen. Die meisten von ihnen beziehen sich auf den Forschungsstand in den entwickelten Ländern, vor allem in den Vereinigten Staaten. Diese Dissertation versucht einerseits, die bestehende Forschungslücke für Deutschland zu schließen, da bisherige Studien auf veralteten Daten aus der DSL-Ära basieren oder sich auf die Firmenproduktivität bzw. Wirtschaftsleistung beziehen. Andererseits versucht die vorliegende Arbeit die Situation in weniger entwickelten Ländern zu untersuchen, und berücksichtigt daher zwei spezifische Fälle: Palästina (dort hat die Einführung der 3G-Konnektivit¨at die Wirtschaftstätigkeit angekurbelt) und Litauen (ein unterdurchschnittliches EU-Mitglied mit einem komplexen historischen Hintergrund).
Die wichtigste Schlussfolgerung, die diese Dissertation zieht, ist, dass Breitbandverbindungen in der Regel einen statistisch positiven Zusammenhang mit der Zahl der Unternehmensgründungen haben, was im Einklang mit anderen aktuellen Studien steht. Ob die Wirkung von Hochgeschwindigkeitsanschlüssen durch andere externe Effekte wie das Vorhandensein hochqualifizierter Arbeitskräfte (Komplementarität der Fähigkeiten) oder unternehmerische Ausbildung verstärkt wird, liegt aufgrund der Unzulänglichkeiten der statistischen Daten außerhalb des Rahmens dieser Arbeit und soll vom Autor in Zukunft untersucht werden
Bewertung des Einflusses der Kommunikation in einem Agglomerationsbonusmodell als Strategie für die Landkonservierung
No full textOne of the major challenges for humanity is related to biodiversity conservation. This can be reflected by the fact that there exist institutionally induced instruments that most nations have adopted for this purpose such as "pay to conserve" programs, in which a compensation is provided to landowners for engaging in conservation and/or biodiversity-friendly activities on their lands. These payments are proportional to the conserved areas. Another associated strategy would be the agglomeration bonus, which involves extra payment on top of the initial base for the conservation of areas next to those that have already been conserved, so as to promote continuity and agglomeration for improving biodiversity. Over the past two decades, these conservation strategies have received significative attention from researchers, which have used ecological and economic models to analyze the performance of such strategies. On this background, this master's thesis particularly focuses on the evaluation of communication among landowners in coordination of their future decisions, in the context of the afore mentioned conservation strategies. More precisely, this is explored as a feature within one of the previously proposed models to evaluate its potential correlation and/or causality with the performance of the conservation scheme. Simulations were run using an agent-based model, whereby a large dataset was generated. Statistical and interpretable machine learning methods were then applied on the dataset to investigate correlations and possible causations between state variables of the model and chosen predictors including the feature on communication. Relevant results have been obtained so far to indicate that indeed, communication does affect most of the state variables of the conservation model. Although the strength may not be equal to other predictors, communication features structured as the number of chat rounds among landowners were shown to be statistically significant in most cases. It was also found that having at least three chat rounds among landowners could give results similar to those obtained when the model reaches a stable state in terms of time, which it found to be with eleven or more timesteps. Other significative observations viewed in respect to the predictors were that the slope value of the curve utilized within the sigmoid function for the model comes out to exert a considerable influence and needs further research to redefine its real values.Eine der großen Herausforderungen für die Menschheit steht im Zusammenhang mit dem Schutz der Biodiversität. Dies zeigt sich darin, dass es institutionell induzierte Instrumente gibt, die die meisten Nationen zu diesem Zweck übernommen haben, wie z.B. "Bezahlen für den Schutz"-Programme, bei denen den Landbesitzern eine Entschädigung für die Beteiligung an Naturschutz- und/oder biodiversitätsfreundlichen Aktivitäten auf ihren Ländereien gewährt wird. Diese Zahlungen sind proportional zu den geschützten Flächen. Eine weitere damit verbundene Strategie wäre der Agglomerationsbonus, der zusätzliche Zahlungen über den ursprünglichen Basisbetrag hinaus für den Schutz von Gebieten vorsieht, die neben bereits geschützten Gebieten liegen, um die Kontinuität und Agglomeration zur Verbesserung der Biodiversität zu fördern. In den letzten zwei Jahrzehnten haben diese Naturschutzstrategien erhebliche Aufmerksamkeit von Forschern erhalten, die ökologische und ökonomische Modelle verwendet haben, um die Leistung solcher Strategien zu analysieren. Vor diesem Hintergrund konzentriert sich diese Masterarbeit insbesondere auf die Bewertung der Kommunikation zwischen Landbesitzern zur Koordinierung ihrer zukünftigen Entscheidungen im Kontext der zuvor genannten Naturschutzstrategien. Genauer gesagt wird dies als Merkmal innerhalb eines zuvor vorgeschlagenen Modells untersucht, um seine potenzielle Korrelation und/oder Kausalität mit der Leistung des Schutzschemas zu bewerten. Simulationen wurden mit einem agentenbasierten Modell durchgeführt, wobei ein großes Datenset generiert wurde. Statistische und interpretierbare Methoden des maschinellen Lernens wurden dann auf dem Datenset angewendet, um Korrelationen und mögliche Kausalitäten zwischen den Zustandsvariablen des Modells und den gewählten Prädiktoren einschließlich des Kommunikationsmerkmals zu untersuchen. Bisher wurden relevante Ergebnisse erzielt, die darauf hinweisen, dass die Kommunikation tatsächlich die meisten der Zustandsvariablen des Schutzmodells beeinflusst. Obwohl die Stärke nicht mit anderen Prädiktoren gleich sein mag, wurden Kommunikationsmerkmale, die als Anzahl der Chat-Runden zwischen Landbesitzern strukturiert waren, in den meisten Fällen als statistisch signifikant nachgewiesen. Es wurde auch festgestellt, dass mindestens drei Chat-Runden zwischen Landbesitzern ähnliche Ergebnisse liefern könnten wie bei Erreichen eines stabilen Zustands des Modells in Bezug auf die Zeit, was bei elf oder mehr Zeitschritten der Fall war. Andere signifikante Beobachtungen in Bezug auf die Prädiktoren waren, dass der Steigungswert der Kurve, die in der Sigmoidfunktion für das Modell verwendet wird, einen erheblichen Einfluss ausübt und weitere Forschung benötigt, um seine realen Werte neu zu definieren
Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2023,13 (05.09.2023)
No full textFachspezifische Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Leichtbau und Werkstofftechnologie vom 28. August 202
Langeweile als Urheber eines Desiderats : Überlegungen zu den kreativen und suppressiven Folgen der Langeweile im Schulkontext
No full textBored children begin to draw, do crafts, to fidget - or they do something bad. Others fall silent, withdraw, or become lethargic. Research on school-related boredom has focused primarily on the negative consequences of boredom, such as decreased cognitive performance, motivation or attentativeness, or disruptiveness. These negative aspects of boredom can be contrasted by the notion that boredom can promote creative performance. This paper reflects on boredom's creative and suppressive consequences as an interplay of personality traits and behavioral possibilities in school situations, on the one hand, and as an interplay of situational experiences with constituent developmental processes on the other. It is proposed that boredom is a gauge of the learner's resonance with school content, learning and/or developmental relationships. Boredom indicates a psychological need and its desideratum. Thus, both creative and suppressive potentials are inherent in boredom.Kinder, die sich langweilen, fangen an zu malen, zu basteln, zu zappeln - oder sie stellen etwas an. Andere verstummen, ziehen sich zurück oder werden lethargisch. Die Forschung über Langeweile in der Schule hat sich in erster Linie auf ihre negativen Folgen konzentriert, wie z. B. verringerte kognitive Leistung, Verlust von Motivation oder Aufmerksamkeit oder störendes Verhalten. Diesen negativen Aspekten der Langeweile kann die Vorstellung gegenübergestellt werden, dass Langeweile kreative Leistungen fördern kann. In diesem Beitrag werden die kreativen und suppressiven Folgen von Langeweile einerseits als Zusammenspiel von Persönlichkeitsmerkmalen und Verhaltensmöglichkeiten in schulischen Situationen und andererseits als Zusammenspiel von situativen Erfahrungen mit konstituierenden Entwicklungsprozessen betrachtet. Es wird vorgeschlagen, dass Langeweile ein Gradmesser für die Resonanz des Lernenden mit schulischen Inhalten, Lern- oder Entwicklungsbeziehungen ist. Langeweile weist auf ein psychisches Bedürfnis und dessen Desiderat hin. Dadurch sind der Langeweile sowohl kreative als auch unterdrückende Potenziale inhärent
Technological trends and developments of alternative energy systems
No full textIm Zeitraum von Februar bis Mai 2023 wurde am Lehrstuhl für Produktionswirtschaft die Studie zum Thema „Technologische Trends und Entwicklungen alternativer Energiesysteme“ durchgeführt. Die vorliegende explorative Studie basiert auf leitfadengestützten Interviews von 54 Experten und Expertinnen aus Forschungsinstituten, der Wirtschaft sowie Branchenverbänden. Die Auswertung der Interviews folgte dem Prinzip der strukturierenden Inhaltsanalyse.
Für die allgemeine Entwicklung der erneuerbaren Energien und um zukunftsweisende Technologien zu identifizieren, ist es notwendig ein energiewirtschaftliches Zieldreieck mit den Ausprägungen Rentabilität, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit in Einklang zu bringen. Die Fachkundigen zeigen auf, dass die politische Triebkraft maßgeblich darüber entscheidet, welche Technologien in Zukunft dominieren werden. Zukünftig wird es verstärkt zum Zusammenspiel einzelner Energiequellen in regional diversifizierten Konzepten, sowie zur Elektrifizierung und Sektorenkopplung kommen. Speichertechnologien werden verstärkt entwickelt und installiert werden. Prosuming und Demand-Side Response werden von den befragten Fachkundigen zukünftig als bedeutend erachtet.
In Bezug auf die einzelnen Energiequellen werden Wasserstofftechnologien zukünftig ein erhebliches Ausbaupotenzial aufweisen. Wasserstoff ermöglicht einen Beitrag zur Dekarbonisierung diverser Sektoren und dient darüber hinaus als Speichermedium fluktuierender Energien. Zusätzlich erfolgt eine Progression im Bereich von Wind- und Solarenergie. Dabei gewinnen im Bereich Photovoltaik, Technologien wie Agri- und Floating-PV an verstärkt an Bedeutung. Die Windkraftnutzung wird durch den Bau höherer Türme und die Vergrößerung von Rotorblattdimensionen optimiert. Geothermie spielt in Zukunft eine vielversprechende Rolle bei der Dekarbonisierung des Niedertemperatursektors. Das Ausbaupotenzial von Biomasse ist aufgrund von Flächenkonkurrenz begrenzt, obwohl sich, analog zu Wasserstoff, vielfältige Nutzungsmöglichkeiten eröffnen.
Im Bereich der Energiesysteme und -komponenten eröffnen sich diverse materialspezifische so wie fertigungstechnische Verbesserungspotenziale. Einige Technologien sind dabei bereits ausgereift, aber Optimierungsbedürftig. Technologien wie Elektrolyseure oder Wärmepumpen hingegen, bedürfen der grundlegenden Weiterentwicklung, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen. Im Bereich der Solarenergie liegen Entwicklungsschwerpunkte in der Verbesserung kombinierter Solar- und Photovoltaikmodule sowie von Trägerstrukturen für Agri-PV und langlebigeren Konzepten für die Schwimmkörper bei Floating PV vor. Schließlich zeigt sich auch hinsichtlich der Speichertechnologien ein Entwicklungsbedarf, insbesondere in Bezug auf Wasserstoffdruck- und -flüssigspeicher, Batteriespeicher und Latentwärmespeicher. Diese Fortschritte werden entscheidend sein, um eine nachhaltige und effiziente Energiewirtschaft der Zukunft zu gewährleisten.In the period from February to May 2023, the Chair of Production and Operations Management conducted the study on "Technological Trends and Developments of Alternative Energy Systems". This explorative study is based on guided interviews with 54 experts from research institutes, industry and industry associations. The evaluation of the interviews followed the principle of a structured content analysis.
For the general development of renewable energies and in order to identify forward-looking technologies, it is necessary to reconcile an energy industry target triangle with the characteristics of profitability, security of supply and sustainability. The experts show that the political driving force is decisive in determining which technologies will dominate in the future. In the future, individual energy sources will increasingly interact in regionally diversified concepts, as will electrification and sector coupling. Storage technologies will be increasingly developed and installed. Prosuming and demand-side response will be considered important as well.
In relation to the individual energy sources, hydrogen technologies will show considerable potential for expansion in the future. Hydrogen enables a contribution to the decarbonization of various sectors and also serves as a storage medium for fluctuating energies. In addition, there is a progression in the area of wind and solar energy. In the area of photovoltaics, technologies such as agricultural and floating PV are gaining in importance. The use of wind power is optimized by the construction of higher towers and the enlargement of rotor blade dimensions. Geothermal energy will play a promising role in the decarbonization of the low-temperature sector in the future. The expansion potential of biomass is limited due to competition for land, although a wide range of potential uses is opening up, analogous to hydrogen.
In the area of energy systems and components, various material-specific and productionrelated improvement potentials are opening up. Some technologies are already mature, but need to be optimized. Technologies such as electrolysers or heat pumps, on the other hand, require fundamental further development to enable efficient operation. In the field of solar energy, the focus of development is on improving combined solar and photovoltaic modules as well as carrier structures for agri-PV and more durable concepts for the floats in floating PV. Finally, there is also a need for development in storage technologies, especially in hydrogen pressure and liquid storage, battery storage and latent heat storage. These advances will be crucial to ensure a sustainable and efficient energy economy in the future
Digital pioneers in rural regional development : policy recommendations
No full textDas BULE+/BMEL-Forschungsprojekt DigPion analysiert die Netzwerke und Kooperationsstrategien digitaler Vordenkerinnen und Vordenker im ländlichen Raum. Dazu wurden digitale Pionierinnen und Pioniere mit IKT-Kenntnissen in den Fallregionen Mecklenburg-Vorpommern und Baden-Württemberg identifiziert, die soziale Innovationen und regionale Entwicklung in ländlichen Regionen vorantreiben. Die Broschüre umfasst Handlungsempfehlungen für die regionale Governance, um eine nachhaltige räumliche Entwicklung in ländlichen Regionen zu fördern.The BULE+ research project Digital Pioneers in Rural Regional Development (4/2020-4/2023) analysed the networks and collaborative strategies amongst digital pioneers in rural areas. The aim of this project was to develop policy strategies that can foster sustainable spatial development and prevent spatial disparities. The research focused on digital pioneers with ICT-knowledge who drive social innovation and regional development in rural regions. These pioneers were identified and their networks and collaborations were systematically examined using network analytical methods. The following key questions were addressed within our study: What are the socio-spatial conditions necessary for digital pioneers to mobilise knowledge, resources, networks, and social innovation in these regions? What can be learnt from this with regard to sustainable regional development? Can the positive impact of digital pioneers be enhanced by collaborative and communicative planning approaches
Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2023,04 (12.04.2023)
No full textErste Änderungssatzung zur Prüfungs- und Studienordnung für den internationalen Master-Studiengang Power Engineering (M. Sc.) vom 11. April 202
Voltage regulation and stability behavior of decentralized generation systems in converter-dominated distribution networks
No full textIn der Arbeit wird die Neue Direkte Spannungsregelung von dezentralen Erzeugungsanlagen in der PowerFactory Simulationsumgebung von der DIgSILENT GmbH implementiert und das Stabilitätsverhalten dieser Anlagen in Verteilernetzen untersucht. Die Herleitung der mathematischen Modelle erfolgt im Laplace-Bereich und gibt die Möglichkeit her, neben ihrem Einsatz in Netzberechnungssoftware, die Auslegung und Optimierung der Regelung des gesamten Netzmodells zu berechnen. Die Ableitung der Regelungsmodelle der Wind-, Solar und statischen Generator-Anlagen erfolgt dabei in der Raumzeigerdarstellung im dq-Koordinatensystem. Mit Hilfe der Raumzeigerrechnung können elektrische Größen in Drehstromverbrauchern schnell berechnet und anschaulich im stationären Zustand als Gleichgrößen dargestellt werden.
Der erste Teil der Arbeit behandelt die Auswahl der Netztopologie und Netzmodelle in der Power Factory Simulationsumgebung. Die ausgewählten Benchmark-Modelle sind synthetische 110-kV-Verteilernetze, die vorgelagerte Höchst- und nachgelagerte Mittelspannungsnetzmodelle beinhalten.
Im zweiten Teil wird die Neue Direkte Spannungsregelung der dezentralen Erzeugungsanlagen implementiert. Die Regler werden unter Verwendung geeigneter Auslegungsverfahren, wie dem Betragsoptimum, hinsichtlich des dynamischen Führungsverhaltens eingestellt.
Im dritten Teil wird ein worstcase betrachtet. Hier geht es um ein simuliertes Splitting-System Szenario. Ein großer Teil des Verteilernetzes trennt sich und bildet ein Inselnetzwerk. Das dabei entstehende Leistungsungleichgewicht, ein Sprung von ungefähr 5 bis 10 GW, soll durch die Spannungsregelung ausgeglichen werden.In this paper, the New Direct Voltage Control model of a decentralized generation plant is implemented in the simulation environment PowerFactory from DIgSILENT GmbH. This model will be used to analyze the stability and behavior of these plants in electrical power distribution networks. The derivation of the mathematical models is done through the Laplace transformation and gives the possibility to design and optimize the control of the network and integrate the system into a network calculation software. The derivation of the control models for wind, solar and static generator systems is done in space vector representation in the dq-coordinate system. Using the space vector calculation, electrical quantities of three-phase circuits can be calculated quickly, and vividly displayed since the dq-transformation provides Direct Current quantities in a steady state.
The first part of the paper deals with the selection of network topology and network models in the Power Factory simulation environment. The selected Benchmark Models are synthetic 110-kV-distribution networks, including preceding high voltage and succeeding medium voltage network models.
In the second part, the newly developed New Direct Voltage Control of DER is implemented. The controllers are designed regarding dynamic control behavior using suitable design methods, such as the absolute value optimum.
In the third part, the worst-case scenario is considered. In this case, it is the simulation of a system splitting scenario, whereby a large part of the distribution network separates and becomes isolated. The resulting power imbalance, a jump of approximately 5 to 10 GW in the system, must be controlled by the voltage regulator
Hybrid models for calculation of distortion and residual stresses in large and complex welded structures
No full textDas Schweißen führt zu einer lokalen, ungleichmäßigen Erwärmung der Fügestelle. Die dadurch hervorgerufenen lokalen plastischen Verformungen und metallurgischen Werkstoffveränderungen bewirken nach der Abkühlung bleibenden Verzug und Eigenspannungen. Diese beeinflussen die reibungslose Durchführung des Fertigungsprozesses und die Qualität der geschweißten Konstruktion und schließlich stellen letztlich deren Einsatz in Frage. Somit steht für die meisten Industrieanwendungen die gesicherte Minimierung bzw. Beherrschung des Schweißverzuges und der Schweißeigenspannungen, insbesondere bei großen Konstruktionen im Vordergrund.
Mittels der Vorkenntnis über den zu erwartenden Verzug und die Entwicklung der Eigenspannungen während und nach dem Schweißen können zum einen geeignete Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise Einspannszenarien, Vorverformungen oder Schweißreihenfolgen sowie eine gezielte Vor-, Zwischen- oder Nachwärmebehandlung zweckmäßig gewählt werden. Zum anderen ist es möglich, die darauffolgenden notwendigen Nachbehandlungen, wie z.B. das thermische Richten, schon in einem sehr frühen Stadium des Produktentwicklungsprozesses vorauszuplanen. Demzufolge besteht seitens der Forschung ein sehr großes Interesse an der Entwicklung verlässlicher Modelle und Methoden zur Schweißverzugs- und Eigenspannungsberechnung.
Die vorliegende Habilitationsschrift befasst sich mit den theoretischen Grundlagen und den simulationstechnischen Aspekten der Schweißverzug- und Eigenspannungsberechnung von großen komplexen Schweißkonstruktionen. Im Mittelpunkt stehen die analytisch-numerische Hybridmodelle. Diese bestehen aus einem analytischen Teil für die lokale thermomechanische Berechnung und einen numerischen Teil für die globale strukturmechanische Berechnung. Die beiden Teilaufgaben sind stark gekoppelt. Der Schwerpunkt liegt in der Weiteentwicklung und in den Umsatzmöglichkeiten des analytischen Ansatzes. Darüber hinaus wird die Anwendung der Hybriden Modellierung zur Berechnung von Verzug und Eigenspannungen in praxisrelevanten Schweißkonstruktionen an zahlreichen Beispielen demonstriert. Die Aspekte der Einbringung der Simulation in die Fertigungs- oder Produktkette werden ebenso thematisiert.Welding causes local, non-uniform heating of the joint. The resulting local plastic deformations and metallurgical material changes cause after cooling residual distortions and stresses. These affect the smooth performance of the manufacturing process and the quality of the welded structure, finally putting its use into question. Thus, for most industrial applications, the minimization or control of welding distortion and residual stresses, especially for large constructions, is of primary importance.
By knowing in advance the distortion to be expected and the development of residual stresses during and after welding, it is possible, on the one hand, to select suitable measures to control the distortion, such as clamping scenarios, preforming or welding sequences, as well as targeted pre-, intermediate- or post-weld heat treatment. On the other hand, it is possible to plan in advance the subsequent necessary post-treatments, such as thermal straightening, at a very early stage of the product development process. Consequently, there is a very great interest on the part of the research community in the development of reliable models and methods for weld distortion and residual stress calculation.
This postdoctoral thesis deals with the theoretical fundamentals and simulation aspects of weld distortion and residual stress calculation of large complex welded structures. The focus is on analytical-numerical hybrid models. These consist of an analytical part for the local thermomechanical calculation and a numerical part for the global structural mechanical calculation. The two subtasks are strongly coupled. The main issue is the ongoing development and the turnover possibilities of the analytical approach. In addition, the application of hybrid modeling for the calculation of distortion and residual stresses in practically relevant welded structures is demonstrated with numerous examples. The aspects of incorporating simulation into the manufacturing or product chain will also be addressed
Ein phänomenologischer und quantitativer Blick auf die Degradation von positiven Elektroden aus verbrauchten Lithium-Ionen-Batterien in feuchter Atmosphäre
No full textThe present study deals with the phenomenological observation of the corrosion of the positive electrode foil of lithium-ion batteries containing LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NMC) as cathode material. Due to the presence of moisture, localized water accumulation is formed on the NMC surface. The water absorbed by the electrolyte reacts with the NMC under Li+/H+ exchange and the resulting pH increase leads to dissolution of the carrier foil and characteristic salt-like blooms on the NMC surface. With the increase in the relative area occupied by the holes in the aluminum foil per time, a sufficiently suitable parameter was found with which to quantitatively determine the extent of corrosion. The degree of degradation depends on time and ambient humidity. It was shown that functional recycling with the water jet method is no longer applicable for degraded foils, since the mechanical stability of the foils decreases as corrosion progresses. Lithium, aluminum, sulfur and oxygen were detected in the blooms using SEM–EDX and Laser-Induced-Breakdown-Spectroscopy (LIBS). The underlying NMC layer was found to contain mainly aluminum and significantly lower lithium content than the non-degraded material. SEM and Raman microscopy analyses also showed that the active material is also locally degraded and therefore no longer suitable for functional recycling.Die vorliegende Studie befasst sich mit der phänomenologischen Beobachtung der Korrosion der positiven Elektrodenfolie von Lithium-Ionen-Batterien mit LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NMC) als Kathodenmaterial. Durch das Vorhandensein von Feuchtigkeit kommt es zu einer lokalen Wasseransammlung auf der NMC-Oberfläche. Das vom Elektrolyten absorbierte Wasser reagiert mit dem NMC unter Li+/H+-Austausch und der daraus resultierende pH-Anstieg führt zur Auflösung der Trägerfolie und zu charakteristischen salzartigen Ausblühungen auf der NMC-Oberfläche. Mit der Zunahme der relativen Fläche, die von den Löchern in der Aluminiumfolie pro Zeit eingenommen wird, wurde ein hinreichend geeigneter Parameter gefunden, mit dem sich das Ausmaß der Korrosion quantitativ bestimmen lässt. Der Grad der Degradation hängt von der Zeit und der Umgebungsfeuchtigkeit ab. Es konnte gezeigt werden, dass das Funktionsrecycling mit dem Wasserstrahlverfahren bei degradierten Folien nicht mehr anwendbar ist, da die mechanische Stabilität der Folien mit fortschreitender Korrosion abnimmt. Lithium, Aluminium, Schwefel und Sauerstoff wurden in den Ausblühungen mittels SEM-EDX und Laser-Induced-Breakdown-Spectroscopy (LIBS) nachgewiesen. Es wurde festgestellt, dass die darunter liegende NMC-Schicht hauptsächlich Aluminium und einen deutlich geringeren Lithiumgehalt als das nicht abgebaute Material enthält. REM- und Raman-Mikroskopie-Analysen zeigten außerdem, dass das aktive Material ebenfalls lokal degradiert ist und sich daher nicht mehr für ein funktionelles Recycling eignet