3383 research outputs found
Sort by
Modelling and Analysing Physics Teachers' Professional Knowledge
No full textDas Professionswissen von Lehrkräften gilt als Grundlage für erfolgreichen Unterricht, obwohl weder Konsens über das Konstrukt besteht, noch der Zusammenhang zu Lehrerhandeln und Schülerleistung und –motivation geklärt ist.
Erstes Ziel dieser Arbeit ist die Modellierung des Professionswissens, die Umsetzung des Modells in ein Testinstrument und die empirische Absicherung des Modells. Zweites Ziel ist die Untersuchung des Zusammenhangs des Professionswis-sens von Physiklehrkräften und ihrem demographischen Hintergrund, sowie der Vergleich des Professionswissens von Lehramtsstudierenden der Physik, Physik-lehrkräften im Vorbereitungsdienst und Physiklehrkräften.
Das Modell des Professionswissens beinhaltet folgende aus der Literatur abgeleitete Aspekte: (a) Die Dimensionen CK (Fachwissen), PCK (fachdidaktisches Wissen) und PK (pädagogisches Wissen), wobei PCK zwischen CK und PK steht; (b) Die PCK-Facetten Wissen über Schülervorstellungen, Konzepte und Experimente; (c) Die PK-Facetten Wissen über Klassenführung, Unterrichtsmethoden, Lernprozesse und Leistungsbeurteilung; (d) Die CK-Wissensstufen Schulwissen und vertieftes Schulwissen; (e) Den Schwerpunkt Mechanik, der die Tests fach- und themenabhängig macht; (f) Die Wissensbereiche deklaratives, prozedurales und konditionales Wis-sen in allen drei Dimensionen.
Die Inhaltsvalidität wurde durch den Abgleich mit Curricula und Fachliteratur, Expertenbefragungen und durch die Testentwicklung anhand des Modells gewährleistet. Bevor weitere Analysen durchgeführt wurden, wurde sichergestellt, dass sich die Items objektiv kodieren lassen (Gamma>.7, ICC2,2 (unjustiert)>.7). Zunächst wurde in einer mehrdimensionalen Rasch-Analyse untersucht, ob die angenommene Aufteilung in CK, PCK und PK empirisch nachgewiesen werden kann. Der PK-Test besteht aus einem deklarativen und einen konditional-prozeduralen Teil, PKD und PKKP, allerdings ist der PKKP-Test nicht Rasch-konform und wird daher nicht weiter untersucht. Das Modell mit den drei Dimensionen CK, PCK und PKD passt signifikant (p<.001) besser zu den Daten, als die möglichen ein- oder zweidimensionalen Modelle. Daher können die drei Dimensionen für sich untersucht werden. Die Reliabilität ist zufriedenstellend, die EAP/PV-Reliabilität liegt in der Gruppe der Physiklehrkräfte der Hautstudie, die alle drei Tests ausgefüllt haben, bei .86 für den CK-Test, bei .77 für den PCK-Test und bei .71 für den PKD-Test. Nach dem Ver-gleich des Wissens von Lehrkräften anderer Fächer (N=31), von Physiklehrkräften verschiedener Schulformen (216 Gymnasiallehrkräfte vs. 62 Lehrkräfte anderer Schulformen) und von Diplom-Physikerinnen und Physikern (N=22) kann die Konstruktvalidität überwiegend bestätigt werden. Die Kriteriumsvalidität wird nach einem Vergleich der Korrelationen zwischen CK, PCK und PK als vorwiegend erfüllt angesehen. Da alle drei Dimensionen reliabel sind und als valide betrachtet wer-den können, wird mit den Personenfähigkeiten weiter gearbeitet. Allerdings muss bedacht werden, dass CK, PCK und PK das darstellen, was die modellbasierten Tests gemessen haben und insbesondere PCK nur auf die oben genannten drei Facetten fokussiert.
Um die fachspezifischen Bereiche des Professionswissens näher zu beleuchten, wird der Zusammenhang von CK und PCK zu den demographischen Variablen der Physiklehrkräfte (N=279) untersucht. Werden nur die drei Dimensionen in einer Regression betrachtet, klärt CK mehr als doppelt so viel PCK auf wie PK (R²=.27, F=34, BetaCK=0.46, BetaPK=0.19). In Regressionen, deren Ergebnisse auf andere Populationen übertragbar sein sollten, haben die Variablen Geschlecht, fachfremder Unterricht und Unterricht am Gymnasium einen signifikanten Einfluss auf CK und die Variablen CK, Alter und Unterricht am Gymnasium einen signifikanten Einfluss auf PCK. Es ist zu bedenken, dass aufgrund der Stichprobengröße nur eine Auswahl der unabhängigen Variablen in die Regression einbezogen werden konnte und eine andere Auswahl vermutlich zu anderen Ergebnissen geführt hätte.
Des Weiteren wird analysiert, wie sich CK und PCK und ihr Zusammenhang zwischen Lehramtsstudierenden, Lehrkräften im Vorbereitungsdienst und Lehrkräften unterscheiden. Es ist festzustellen, dass nur in der Teilstichprobe, die ein gymnasiales Lehramt studiert oder studiert hat, signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen auftreten: Studierende des Physik-Lehramts (N=43) schneiden in CK und PCK signifikant schlechter ab als Physiklehrkräfte im Vorbereitungsdienst (N=37) und Physiklehrkräfte (N=71). Zwischen den entsprechenden Gruppen des nicht-gymnasialen Lehramts (N=71) sind keine signifikanten Unterschiede zu finden. Die Korrelation zwischen CK und PCK unterscheidet sich nicht signifikant zwischen Studierenden, Lehrkräften im Vorbereitungsdienst und Lehrkräften.
Die Dimensionalität des Professionswissens wurde empirisch bestätigt, indem ein modellbasiertes Testinstrument entwickelt wurde, das für weitere Studien zur Verfügung steht. Mit Hilfe des Instruments konnte untersucht werden, welche Lehrer-variablen besonders eng mit CK und PCK zusammenhängen und die Entwicklung von CK und PCK konnte quasi-längsschnittlich betrachtet werden.Professional knowledge is said to be a basis for effective teaching, however there is neither consensus about the construct in general nor scientific agreement on the relationship between teachers’ actions and students’ outcomes.
The first aim of this thesis is three-tiered: to model professional knowledge, to transform the model into a test and to support the model empirically. The second goal is to analyse the relationship between physics teachers’ professional knowledge and their demographic variables and to compare pre-service and in-service physics teachers’ professional knowledge.
The model of professional knowledge includes the following literature-based as-pects: (a) the dimensions of content knowledge (CK), pedagogical content knowledge (PCK) and pedagogical knowledge (PK) with PCK connecting to CK and PK; (b) the PCK facets knowledge about students’ preconceptions, experiments and concepts; (c) the PK facets knowledge about classroom management, teaching methods, individual learning processes and assessment of performance; (d) the CK knowledge steps school subject knowledge and advanced school knowledge; (e) a focus on mechanics; (f) knowledge areas – declarative, procedural and conditional knowledge - in all three dimensions.
Content validity was ensured by aligning content with curricula and literature, by consulting with experts and developing a model-based test. Before further analysis was conducted, the objective coding of the items was investigated (Gamma>.7, ICC2,2 (not adjusted)>.7). The distinction in CK, PCK and PK was empirically analysed as a start. The PK test consists of a declarative and a procedural-conditional part, PKD and PKKP. Because the PKKP test is not Rasch-conformed, it won’t be analysed in this thesis. The three dimensional model fits the data significantly better (p<.001) in a multi dimensional Rasch analysis than possible one or two dimensional models. Therefore the dimensions can be analysed separately. The reliability of all dimensions is satisfying. The EAP/PV reliability for physics teachers who finished all three tests in the main study is .86 for the CK test, .77 for the PCK test and .71 for the PKD test. Teachers of other subjects than physics (N=31), teachers of different school types (N=216 at a gymnasium, N=62 at other school types) and physicists (N=22) were tested to confirm the construct validity. To check criteria validity, the correlations between CK, PCK and PK were compared. Since all three dimensions are reliable and valid, the calculated personal abilities for CK, PCK and PK can be dealt with. However, keep in mind that CK, PCK and PK only represent the model-based tests, not the whole construct.
To explore CK and PCK in more detail, the relationship between teachers’ demographic variables and their CK and PCK is examined (N=279). If only CK, PCK and PK are considered in one regression, CK explains twice as much of PCK than PK does (R²=.27, F=34, BetaCK=0.46, BetaPK=0.19). In two regressions, which were considered to be generalizable to other populations, the variables gender, out-of-field teaching and teaching at a gymnasium have a significant impact on CK. For PCK the high-impact variables are CK, age and teaching at a gymnasium. Keep in mind that only a selection of independent variables could be considered in the regression because of the sample size. A different selection of variables may have led to dif-ferent results.
Furthermore, the knowledge of pre-service teachers at university (N=43) and at school (N=37) and of in-service teachers (N=71) is compared. This affects differences in CK and PCK and the connection between CK and PCK. Significant differences were only found in the group who went to university classes preparing for teaching at a gymnasium: Pre-service physics teachers at university (N=43) per-formed significantly worse than the more experienced pre-service physics teachers at school (N=37) and in-service physics teachers (N=71). No significant differences were found between the corresponding groups at other school types than the gymnasium.
The correlation between CK and PCK is not significantly different for pre-service teachers at university, at school and for in-service teachers.
The dimensions of professional knowledge were confirmed empirically by develop-ing a model-based test instrument which can be adopted in further studies. This study analysed which teacher variables have a strong relationship with CK and PCK and observed changes in CK and PCK at the different steps of teacher education
Two old switching systems revealed in a new light
No full textDas Gebiet der molekularen Maschinen gewann in den letzten Jahrzehnten immer mehr an Bedeutung und die Forschung, die sich mit der Nachahmung gesteuerter Prozesse aus der Natur beschäftigt, wird intensiv vorangetrieben. Eine besondere Herausforderung ist die Realisierung reversibler unidirektionaler Schaltprozesse sowie die reversible Inversion der Konfiguration von bestimmten Systemen. Diese Unidirektionalität ist Grundvoraussetzung für die Entwicklung molekularer Motoren, um gezielt auf molekularer Ebene mechanische Arbeit verrichten zu können. Ausgelöst werden solche Bewegungsabläufe aufgrund externer Stimuli wie beispielsweise Licht, Metallionen, pH-Wert-Änderung oder durch Elektronenprozesse. In dieser Arbeit stehen zwei in der Forschung altbewährte Schalteinheiten im Fokus, das Azobenzol und das Bipyridin.In the last decade the field of molecular machines gained more and more in importance and the science due to the imitation of controlled processes from nature was intensively pushed forward. One specific challenge is the realization of unidirectional switching processes or even the reversible inversion of configuration in special systems. This unidirectionality is the basic requirement to develop molecular motors and to carry out mechanical work on a molecular level. Those course of motions are performed based on external stimuli, for instance light, metal ions, pH-value change or electrochemical processes. This thesis focuses on two well-known switching units, the azobenzene and the bipyridine
Eine Analyse der praktischen Vernunft anhand der politischen Theorien von Rawls, Fichte und Kant
No full textDie neuere Medizinethik beruft sich häufig auf den US-amerikanischen Gesellschaftstheoretiker und Harvard-Professor Rawls, wenn aufgrund der Mittelknappheit im Gesundheitswesen die Rationierung von medizinischen Leistungen etwa durch kostensensible Leitlinien gerechtfertigt werden soll. Mit seiner normativ-deskriptiven Gerechtigkeitstheorie gilt er als einer der größten politischen Denker des vergangenen Jahrhunderts, und die ihn verehrende und kritisierende Rezeption bringt bis heute Wissenschaftspreise und Auszeichnungen, Lehrstuhlberufungen und Karrieren hervor. Die vorliegende Dissertation überprüft die Begründetheit von Rawlsʼ herausragender Geltung in der sog. Scientific Community, indem seine Selbstkritik an der mangelhaften Gerechtigkeitstheorie, sein Bedauern über gravierende Unzulänglichkeiten und seine Forderung der notwendigen, aber wegen persönlicher Gründe ab dem Jahr 2002 nicht mehr durchgeführten Umarbeitung hin zur Deduktion von Recht und Gerechtigkeit aus der praktischen Vernunft aufgegriffen werden. Diese Vernunft wird analysiert anhand der politischen Theorien von Rawlsʼ eigenem Ansatz, Fichtes Gegenentwurf und Kants Œuvre als ihr gemeinsamer Bezugspunkt. Das ist eine reflektierte Kritik der Geschichte und Systematik des politischen Liberalismus am Maßstab der Transzendentalphilosophie
Mechanisms of drug resistance and side effects and strategies for their prevention
No full textDie Studie analysiert an einem Mausmodell für das humane Lungenkarzinom die molekularen Mechanismen, die der Entwicklung von Therapieresistenz gegenüber Cisplatin zugrunde liegen. Außerdem untersucht sie die molekularen Prozesse, die zu den schwerwiegenden Nebenwirkungen einer Platin-basierten Tumortherapie führen und stellt eine neue pharmakologische Strategie zur Prävention der Oto- und Nephrotoxizität nach Cisplatin-Behandlung vor.This study analyzes the molecular mechanisms underlying the development of non-responsiveness to chemotherapy with cisplatin in a mouse model of human lung cancer. Secondly, it uncovers the cellular processes leading to the severe sides effects of tumor treatment with platinum compounds and provides a new pharmacological strategy to selectively prevent the oto- and nephrotoxidity of cisplatin
Wissenskonstruktion mit Computeralgebrasystemen in der Linearen Algebra/Geometrie der Sekundarstufe II
No full textIn vorliegender Untersuchung wird der Einfluss eines computer-intensiven und epistemologisch orientierten Kurses in gymnasialer Linearer Algebra u.a. auf die Beliefsysteme von Lernenden studiert.
Die sozialkonstruktivistische APOS-Lerntheorie (Dubinsky) dient dem Design und de Analyse der innerhalb des Computeralgebrasystems (CAS) MuPAD realisierten Lernarrangements, die unter Beachtung von acht
Prinzipien (z.B. der virtuellen Erfahrungsverankerung) die
Wissenskonstruktion gestalten.
Dabei werden – in kritischer Betrachtung von Reformbemühungen in Frankreich und den USA – verständnisrelevante Barrieren speziell der Linearen Algebra identifiziert, diagnostiziert
und einer CAS-Behandlung zugeführt.
Die matrixorientierte CAS-intensive Kursstrategie orientiert sich
an der Modellvorstellung von epistemologischen Wissens-Wachstumsringen längs des sich entfaltenden Problems des Lösens von linearen (insbesondere: überbestimmten) Gleichungssystemen. Ein fachdidaktischer Schwerpunkt ist dabei die facettenreiche Analyse, Rekonstruktion und Elementarisierung des Begriffs der [Moore-Penrose-]Pseudoinversen und deren geometrischer
Deutung als Orthogonalprojektion.
Die empirischen Untersuchungen und Befunde umfassen neben
ausgewählten Unterrichtsepisoden insbesondere
Längs-und Querschnittserhebungen zu den epistemologischen
Überzeugungsstrukturen (Beliefs, Mathematikweltbilder) sowie Vorüberlegungen zu einem CAS-Weltbild der Schülerinnen und Schüler
Determinanten der Endkundenakzeptanz mobilkommunikationsbasierter Zahlungssysteme: eine theoretische und empirische Analyse
No full textAngesichts der Fülle an gescheiterten Versuchen, mobilkommunikationsbasierte Zahlungssysteme (MBZS) als Ergänzung oder Alternative zu gängigen Zahlungsverfahren im Endkundenmarkt zu etablieren, beabsichtigt die Dissertation einen Beitrag zur Erklärung endkundenseitiger Akzeptanzprozesse innerhalb des Mobile Commerce und zur Erschließung des betriebswirtschaftlichen Potentials von MBZS zu leisten. Den Ausgangspunkt bildet eine von theoretischen und sachlogischen Überlegungen geleitete Formulierung von Hypothesen zu Einflussfaktoren der MBZS-Akzeptanz. Diese werden in ein Akzeptanzmodell überführt, welches genutzt werden kann, um Präferenzen von Endkunden zu erkennen, Gründe für unterschiedliche Akzeptanzniveaus zu verstehen sowie Determinanten des wahrgenommenen Risikos zu identifizieren. Die strukturanalytische Überprüfung des Akzeptanzmodells erfolgt mittels PLS. Abschließend werden aus den Ergebnissen der empirischen Studie resultierende Implikationen für die (Marketing-)Praxis diskutiert
Retrieval Methods for Historic Corpora in non-standard Spelling
No full textDie Anzahl von digitalen Bibliotheken, die auch historische Volltexte enthalten, steigt immer weiter. Damit einhergehend wächst auch die Anzahl an digital verfügbaren historischen
Dokumenten. Trotzdem gestaltet sich die Suche nach diesen Dokumenten immer noch schwierig. Aufgrund fehlender Standardisierung der Rechtschreibung ist es vielfach nicht möglich,
mit Suchbegriffen in heutiger Sprache historische Texte zu finden. Diese Thematik ist vor allem bei Sprachen relevant, deren Rechtschreibung erst spät standardisiert wurde, wie z. B. Deutsch und Englisch.
In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für Retrieval in Texten mit nicht standardisierter Rechtschreibung entwickelt. Es wird ein Algorithmus beschrieben, der den Benutzer bei
der Suche in digitalen Bibliotheken unterstützt. Basierend auf Belegpaaren aus aktueller und historischer Schreibung generiert der Algorithmus probabilistische Regeln. Mit diesen
werden Varianten eines Suchbegriffes in historischer Schreibung generiert.
Dargestellt wird die Gesamtarchitektur der Suchmaschine einschließlich der Evaluierung. Ausgehend von einem Suchbegriff in Grundform wird ein aktuelles deutsches
Wörterbuch benutzt, um die zugehörigen Vollformen zu finden. Auf die gefundenen Vollformen werden die generierten Transformationsregeln angewendet, um die
historischen Wortformen zu bilden. Die Experimente zeigen, dass sich die Retrievalqualität von historischen Kollektionen durch den vorgestellten Ansatz stark verbessert. Somit
kann er den Benutzer in seiner täglichen Arbeit deutlich entlasten. Eine sehr große Anzahl historischer Dokumente, die bisher trotz ihrer Digitalisierung nicht sinnvoll durchsucht
werden konnten, werden nun verschiedensten Benutzergruppen --- vom Laien bis zum Historiker --- besser zugänglich.
Mit Hilfe des im Anschluss entwickelten Verfahrens zur automatischen Erstellung der Belege ist es zusätzlich möglich, den Engpass bei der Regelerstellung aufzulösen. Das
Verfahren wurde in den entwickelten RuleGenerator integriert. Dieser stellt eine Benutzeroberfläche zur Verfügung, die dem Anwender die Generierung und Bearbeitung von
Belegen und Regeln ermöglicht.The number of digital historical collections is continually growing. But even though full text is available, many documents can not be found because they are using a non-standard spelling. Most users will enter search terms in their contemporary language which differs from the historic language in the documents. This topic is most notably relevant for languages that have been standardised late, e. g. German and English.
This thesis presents a new approach for retrieval of texts with non-standard spelling. For this purpose a new algorithm is described in order to support the user when searching in digital libraries.
Based on evidences in contemporary and historical spelling the algorithm is generating probabilistic rules. These are used to generate historic variants of the search term.
The overall architecture of the system including the evaluation is described. Given a search term as a lemma, a dictionary of contemporary German is used for finding all inflected and derived forms of the lemma. Then transformation rules (derived from training data) are applied in order to generate the historic spelling variants. The experimental results show that the retrieval quality for historic collections could be improved substantially. Thus the user can considerably be relieved in his daily work. Many historic documents could not be searched appropriately until now, even though they have been digitized. Hence they are much better accessible to different user groups --- from the linguist to the historian.
The afterwards developed approach for automatically accepted evidences solves the bottleneck within the rule development process. The method has been integrated into the RuleGenerator an interactive tool for collecting evidences and a user driven rule generation process where the user can also modify generated rules and create rules on his own
Use of process knowledge in thermoforming of packaging
No full textDiese Arbeit untersucht das Herstellen von Verpackungen im Thermoformverfahren auf Rollenautomaten. Im Rahmen der Arbeit konnte gezeigt werden, dass durch die Überwachung von Prozessgrößen nützliche Informationen beim Thermoformen gewonnen werden können. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Verarbeitung von Polypropylen, welches aufgrund seiner Eigenschaften und seines Preises einen Anteil von ca. 20 % an allen Verpackungen besitzt. Zur Überprüfung der Ansätze auf andere Thermoformwerkstoffe wurde amorphes Polyethylenterephthalat in die Untersuchung mit aufgenommen. Die Arbeit ist in zwei Kernthemen untergliedert. Im Ersten werden die Einflüsse der Einstellparameter und der Anlage auf die Produktmerkmale untersucht. Dazu wurde eine Einflussparameteranalyse durchgeführt, die Anlagensteuerung überarbeitet und Peripheriegeräte wie die Vorheizung optimiert. Im Zweiten wird gezeigt, wie mit Hilfe von Prozessgrößen Betriebszustände der Anlage überwacht und Qualitätsmerkmale der Formteile prognostiziert werden können.
Die Einflussparameteranalyse wurde anhand der Formteilmerkmale Wanddickenverteilung, Stauchdruck, Masse, Siegelrandgeometrie und geometrischer Größen des Formteils durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Umformtemperatur und die Geometrie des Vorsteckers die größten Einflussfaktoren bei der Wanddickenverteilung sind. Die Einstellungen von Niederhalter und Formdruck, sowie Verstreckgeschwindigkeit des Vorstreckers haben einen um circa Faktor vier geringeren Einfluss auf die Wanddickenverteilung bei Ausnutzung des maximalen Variationsbereichs. Dies ist auch darauf zurückzuführen, dass für das Thermoformen optimierte Halbzeuge verwendet wurden. Diese sind in der Regel nukleiert und besitzen eine geringe Abhängigkeit des Dehnverhaltens von der Dehngeschwindigkeit. Nicht betrachtet wurden bei dieser Untersuchung die Stempeltemperatur und deren Einfluss auf die Reibpaarung Halbzeug Vorstrecker.
Es konnte zudem gezeigt werden, dass die Formteilmerkmale, werden definierte Grenzen der Einstellparameter eingehalten, nicht signifikant von den Toleranzen des Prozessablaufs beeinflusst werden. Dadurch konnte bewiesen werden, dass die wesentlichen Störungen, die die Formteilmerkmale in einer laufenden Produktion beeinflussen, entweder durch die Temperaturführung des Halbzeugs oder die Halbzeugeigenschaften verursacht werden. Aus diesem Grund werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie die Temperaturführung optimiert, überwacht und geregelt werden kann.
Um Störungen in der Temperaturführung zu identifizieren und darauf zu reagieren wurde in Erweiterung zum Stand der Technik neben der Temperatursensorik ein Verfahren zur Identifizierung des Materialverhaltens erarbeitet. Dieses Verfahren basiert auf der Messung der Umformkraft des Vorstreckers, die in einigen Veröffentlichungen zur Identifizierung der Thermoformbarkeit oder zur Beschreibung des Arbeitspunkts der Thermoformanlage herangezogen wurde. Dadurch können Veränderungen im Materialverhalten festgestellt werden, die durch Veränderungen des Heizprozesses, der Umgebungsbedingungen oder des Halbzeugs selbst verursacht werden. Insbesondere bei teilkristallinen Polymeren, wie Polypropylen und Polyethylenterephthalat bietet sich die Messung der Verstreckkraft, des Moments des Vorstreckermotors oder der Schließkraft des Werkzeugs eine Alternative zur Temperaturmessung durch optische Sensoren. Vorteile dieser Messung ist die Unempfindlichkeit gegenüber optischen Eigenschaften des Halbzeugs und Strahlungsquellen in der Umgebung.
Durch eine zyklusweise Kennwertbildung aus den Prozessgrößen ergeben sich Prozesswerte, die sich gut zur Identifikation und zur Regelung des Betriebspunktes eignen. Dies ist im Speziellen die Verstreckenergie, die während des Vorstreckens aufgewendet wird. Eine Regelung der Formteilmerkmale durch die Verstreckenergie ist nur sinnvoll, wenn bei der Inbetriebnahme nachgewiesen ist, dass mit dem verwendeten Halbzeug und Vorstrecker die geforderte Formteilqualität erreicht werden kann. Zudem muss dass qualitätsbestimmende Formteilmerkmal von den temperaturabhängigen Materialeigenschaften abhängig sein. Im Rahmen der Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine Regelung der Verstreckenergie das Einschwingen der Thermoformanlage verkürzen kann. Zudem ergänzt die Verstreckenergieregelung die Temperaturregelung dahin gehend, dass ein absoluter Kennwert für ein Material unabhängig von Farbe, Umgebungstemperatur oder Emissionsgrad besteht.
Abschließend konnten die im Labor aufgestellten Hypothesen überprüft und Regelungsstrategien getestet werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass es möglich ist, durch die Überwachung des mechanischen Versteckvorgangs, Änderungen in den Materialeigenschaften zu identifizieren. Im Labor wurde dies bei verwandten Einschichtpolypropylenfolien nachgewiesen, bei einem Verarbeiter konnte es für einen unbekannten coextrudierten Mehrschichtverbund aus Recyclingmaterialien ebenfalls bestätigt werden.The study investigated the production of packaging in thermoforming processes to roll machines. As part of the study, it can be shown that the monitoring of process variables can obtain useful information in the thermoforming process. The focus was on the processing of polypropylene materials, which due to its characteristics and price has a share of about 20% of all packaging. To compare to other thermoforming materials, amorphous PET was included in the study. The paper is divided into two main subjects. First, the influence of the setting parameters of the system at the product features is examined. The control of the system was revised and peripheral systems such as preheating were optimized. The second part shows how to use process variables to monitor operating conditions of the system and predict quality characteristics of the molded parts.
The analysis of influencing factors on the molded part was performed based on the characteristics of the molded part such as wall thickness distribution, compression strength, mass, sealed-edge geometry and geometrical parameters of the part. It could be shown that the deformation temperature and the geometry of the plug are the biggest influencing factors on the wall thickness distribution. The influences of the settings of the blank holder, molding pressure, as well as the speed of the plug on the wall thickness distribution are smaller by about a factor of four at using the maximum utilization of variation range. This is also due to the fact that for the thermoforming, optimized materials were being used. These are nucleated and the stretch behavior generally has a low dependence of the strain rate. Not considered in this study were the plug temperature and its influence on the friction coefficient.
The study was also able to show that the molding characteristics cannot be significantly affected by the tolerances of the process flow if the limits of the setting parameters are defined. Thus, it could be shown that variations of the properties of the molded part in a current production are either caused by the temperature control or sheet properties. For this reason, opportunities are identified related to how to optimize, to monitor, and to control temperature setting.
To identify faults in the temperature control, as an extension to the prior method in addition to the temperature sensor, a method for the identification of the material behavior was developed. This method is based on measuring the deformation force of the pre-stretcher, which was used in some publications to identify the thermoforming or description of the operating point of the thermoforming machine. In this research it was shown that the Verstreckkraft and its course is an indication of the ability to process a semi-finished product or can be used to describe a point of operation. This allows the detection of changes in the material properties, which are caused by changes in the heating process, the environmental conditions or the semi-finished product itself. In particular in semi-crystalline polymers such as polypropylene and polyethylene terephthalate the measurement of the plug force, the torque of the motor and the tool clamping force are an alternative to the temperature measured by optical sensors. An advantage of this measure is its insensitivity to optical properties of the material and radiation sources in the environment.
By calculation of the cycle based parameters, values are derived from the process variables, which are well suited for the identification and control of the process point. This is in particular the energy of the plug being spent during the pre-stretching. A control of the molding characteristics by the energy of the plug is only useful if it is proven that with the used semi-finished product, pre-stretch quality can be achieved, and the corresponding molding feature is dependent on the temperature-dependent material properties. As part of the study showed, a control of energy of the plug can shorten the oscillation of the thermoforming machine. Looking ahead, a review of the control in a production environment in order to identify long-term behavior is necessary. The temperature control also complements the energy of the plug so that an absolute value for a characteristic material regardless of color, ambient temperature or emissivity consists.
Finally, the laboratory hypotheses and control strategies can be tested. It has been proven that it is possible to identify by monitoring the pre-stretching changes in material properties. In the laboratory, this has been demonstrated in related single-layer films; the hypotheses could also be confirmed for unknown coextruded multilayer composite made from recycled materials
Over-The-Air (OTA) Measurement Method for MIMO-enabled Mobile Terminals
No full textOver-The-Air (OTA) test methods for performance evaluation play an important role in the certification process of commercial User Equipment (UE) and for admission of UE to cellular networks. Novel OTA test methods and metrics are required for state-of-the-art mobile communication standards such as 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) due to the extensive use of Multiple Input – Multiple Output (MIMO) transmission techniques. The variety of different MIMO operating modes and the almost unlimited choice of possible multi-path channel conditions under which UE performance may be evaluated is not accounted for by established Single Input – Single Output (SISO) OTA performance metrics like Total Isotropic Sensitivity (TIS) and Total Radiated Power (TRP). As pointed out in this dissertation, meaningful metrics and cost effective, low complexity measurement methods can nevertheless be derived by focusing on characterization of the physical attributes of UE and by adopting statistical metrics.
Starting from an overview of existing OTA measurement methods for SISO devices, extensions which are necessary to evaluate UE performance in the different MIMO operating modes which are foreseen in the 3GPP LTE standard are discussed. Relations between UE implementation attributes and the UE performance which is observed in different MIMO operating modes are derived using generic antenna and propagation models. Based on these models existing proposals for OTA test methods are reviewed. Their suitability and the relevance of different implementation aspects therein are discussed.
The main result of this dissertation is a novel MIMO OTA test plan which focuses on the characterization of relevant UE attributes and meets the goals of low complexity and high reproducibility. Two complementary metrics and corresponding measurement procedures for evaluation of MIMO OTA performance are developed in order to address the diversity of possible propagation scenarios. The theoretical results are supported by extensive measurements using preliminary implementations of the proposed method. These include results from an international round-robin measurement campaign for High-Speed Packet Access (HSPA) devices and results from a variety of measurements on LTE devices which were performed at different test sites. Additional validation and investigation of specific aspects is addressed by simulation.Over-The-Air (OTA) Messverfahren für MIMO-fähige mobile Endgeräte
Over-The-Air (OTA) Testverfahren für die Bewertung der Qualität von kommerziellen Endgeräten (User Equipment (UE)) sind von großer Bedeutung im Rahmen der Zertifizierung von UE und der Zulassung zu Mobilfunknetzwerken. Im Zusammenhang mit den aktuellen mobilen Kommunikationsstandards, wie etwa dem 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Standard Long Term Evolution (LTE), sind, aufgrund der Verwendung von Multiple Input – Multiple Output (MIMO) Übertragungstechniken neuartige Metriken und Messverfahren erforderlich. Die Vielfalt der verschiedenen MIMO Betriebsarten und die fast unbegrenzte Auswahl möglicher Kanalbedingungen (Mehrwegeausbreitung), unter denen die Qualität von UE bewertet werden kann, wird von den etablierten Single Input – Single Output (SISO) OTA Metriken Total Isotropic Sensitivity (TIS) und Total Radiated Power (TRP) nicht abgedeckt. Wie in dieser Arbeit gezeigt wird, lassen sich durch Fokussierung auf die Charakterisierung der maßgeblichen physikalischen Eigenschaften des UE sowie Einführung statistischer Metriken dennoch aussagekräftige Metriken und kostengünstige Messmethoden geringer Komplexität gewinnen.
Ausgehend von einem Überblick existierender OTA Testverfahren für SISO Endgeräte werden die Erweiterungen diskutiert, die notwendig sind, um die Qualität von Endgeräten unter den verschiedenen MIMO Betriebsarten, die der Standard 3GPP LTE vorsieht, bewerten zu können. Unter Verwendung generischer Modelle für Antennen und Ausbreitungsszenarien werden Beziehungen zwischen den Eigenschaften von UE und der in den verschiedenen MIMO Betriebsarten zu beobachtenden Emfangsqualität abgeleitet. Darauf aufbauend werden existierende Vorschläge für OTA Testverfahren untersucht. Deren Eignung und die Relevanz der verschiedener Aspekte in ihrer Implementierung werden diskutiert.
Das wesentliche Ergebnis dieser Arbeit ist ein neuartiges MIMO OTA Testkonzept, bei dem die Charakterisierung der relevanten UE Eigenschaften im Mittelpunkt steht und welches den Anforderungen geringer Komplexität und hoher Reproduzierbarkeit genügt. Es werden zwei einander ergänzende Metriken definiert und die zugehörigen Testvorschriften vorgestellt, mit dem Ziel die Vielfalt der möglichen Übertragungszenarien abzudecken. Der theoretische Herleitungen werden durch umfangreiche Messungen mit vorläufigen Implementierungen des vorgeschlagenen Testkonzeptes unterstüzt. Dazu gehören Ergebnisse aus einer internationalen Round-Robin-Messkampagne für High-Speed Packet Access (HSPA)-Endgeräte und Ergebnisse aus zahlreichen Messungen an LTE Endgeräten, die in verschiedenen Laboren durchgeführt wurden. Eine Zusätzliche Validierung sowie die Untersuchung einiger spezifischer Aspekte erfolgt mit Hilfe von Simulationen
Application of CFD in Membrane Technique
No full textRecently the use of low pressure membrane filtration systems, i.e. ultra- and microfiltration membrane filters, increases rapidly in the water technology field. The performance of a membrane filtration system is strongly influenced and limited by its design. German membrane manufacturers inge AG and Microdyn-Nadir GmbH designed special membrane filtration systems recently: a ultrafiltration membrane filtration system built by series of in/out capillary modules and a submerged microfiltration membrane filtration system built by series of pillow-shaped membrane plates. Both of these two new designs are as compact and flexible as possible. However a compact and flexible design can be in trouble with the performance of the filtration system. There is a need to do the optimization between the compact, flexible design and the performance of the filtration system.
Computational Fluid Dynamics (CFD) involves the solution of governing laws of fluid dynamics numerically. CFD models can be used to analyze different influencing parameters of a hydraulic system like the membrane filtration system. These influencing parameters can be geometry parameters or operation conditions. In the conventional CFD simulations, membrane filtration systems are considered on the microscopic scale and the CFD models were well developed. However on the macroscopic scale, the conventional CFD models have extremely high time and computer hardware strength requirement. In this work, with help of several methods, a new macroscopic scale membrane simulation tool will be developed and introduced.
A Calibration-Library-Interpolation method is employed which successfully solves the conflict between accuracy and time/hardware strength requirement of the simulation. The CFD tool becomes simple, easy, highly flexible and economical with the help of this method compared with the traditional CFD models.
The scale method is also applied in this work due to the special dimension problem of membranes. The CFD simulation is based on the discretized meshes of geometry. The mesh quality determines the performance of the simulation. Equilateral geometry mesh has the best quality. The pillow-shaped membrane plate has a thickness of millimeter-range, a length and a height of meter-range and the capillary membrane has a diameter of millimeter-range and a length of meter-range. If the membrane geometry is discretized with high quality mesh, then the mesh number will be too large to be simulated and the time and hardware strength requirement will be too high. The scale method can be applied here to solve the problem of the high time/hardware strength requirement of simulation caused by the high quality mesh. In some certain systems, like in the microfiltration system built by Microdyn-Nadir, because of the pressure difference at different sides of membrane plate, the geometry of membrane plate can be compressed. This scale model can solve the problem caused by this kind of geometry change like compression too.
The pillow-shaped membrane plate consists of two membrane sheets and one spacer to support and prevent the sticking of these two sheets. The spacer is built by porous fiber networks, which has very complex geometry which is difficult to simulate with traditional CFD tools. For simplification, porous media approximation method based on Modified Navier Stokes equation is employed in this work instead of complex geometry simulation.
After the validation by experiments, this CFD tool is very useful to help the designer of the membrane system. It can be used to find the optimal solution between the design and performance of membrane system. This new CFD model can be also applied for other membrane systems that the systems are built up of identical substructures with just a slight adaptation. Using the new CFD model saves time and money as expensive tests don't have to be conducted