Offenburg University of Applied Sciences
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Untersuchung von 3D-Multimaterialdruckern im FDM-Verfahren hinsichtlich Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Qualität
No full textDer 3D-Druck im Fused Deposition Modeling (FDM)-Verfahren gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere der Einsatz von Multimaterial-3D-Druckern, die verschiedene Materialien in einem Druckvorgang kombinieren können. Diese Arbeit untersucht und bewertet Multimaterialdrucker im FDM-Verfahren. Dabei werden der Bambu Lab X1E und der Prusa XL in technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Hinsicht verglichen.
Für die Untersuchung wurden mit beiden Druckern mehrere Testobjekte gedruckt. Anschließend wurden Maßhaltigkeit, Oberflächenqualität, Druckgeschwindigkeit, Energieverbrauch und Materialeffizienz analysiert. Dazu wurden Messungen der Ist-Abmessungen mit Soll-Werten verglichen, die Oberflächenrauheit ermittelt und der CO₂-Ausstoß durch Material- und Stromverbrauch berechnet.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Bambu Lab X1E durch höhere Druckgeschwindigkeit, genauere Maßhaltigkeit und konstantere Oberflächenqualität überzeugt. Ihre automatische Kalibrierung und das effiziente Filamentmanagement tragen zur Stabilität des Druckprozesses bei. Die Prusa XL hingegen bietet mit ihrem modularen Extrudersystem eine höhere Flexibilität für den Multimaterialdruck, weist jedoch größere Maßabweichungen und eine höhere Oberflächenrauheit auf.
Wirtschaftlich ist der Bambu Lab X1E effizienter. Er druckt schneller und verursacht geringere Betriebskosten. Das Filamentwechselsystem führt jedoch zu einem höheren Material-verbrauch und Abfall. Die Prusa XL verbraucht mehr Energie, insbesondere durch längere Druckzeiten und das beheizte Druckbett, zeigt aber eine bessere Materialeffizienz bei komplexen Multimaterialdrucken.
Insgesamt zeigt sich, dass der Bambu Lab X1E für schnelle und präzise Drucke mit hohem Automatisierungsgrad geeignet ist, während die Prusa XL ihre Stärken vor allem bei Multimaterialanwendungen mit mehreren Extrudern hat. Die Wahl des geeigneten Druckers hängt also stark von der jeweiligen Anwendung ab.
Die Arbeit liefert eine fundierte Grundlage zur Beurteilung von Multimaterialdruckern und zeigt Potenziale zur weiteren Optimierung der Dimensionsstabilität, des Materialmanagements und der Nachhaltigkeit auf. Zukünftige Forschungsarbeiten könnten sich insbesondere auf die Effizienzsteigerung beim Materialwechsel und die Integration von Recyclingfilamenten konzentrieren, um den Multimaterial-3D-Druck noch nachhaltiger und wirtschaftlicher zu gestalten
Entwicklung eines halbautomatischen neuronalen Netzwerkes zur Segmentierung medizinischer Bilder durch In-Context-Learning
Get PDFDiese Thesis stellt eine Methodik zur Generierung von Annotationen für dreidimensionale medizinische Bilddaten durch In-Context-Learning vor. Dies wird durch eine eigens entwickelte, halbautomatisierte Computer-Vision-Architektur auf Basis des U-Nets [1] erreicht. Im Rahmen dieser Arbeit kann der Nutzer eine Region von Interesse auf einer beliebigen Schicht eines MRT-Scans markieren, woraufhin das Modell diese spezifische Region auf den übrigen Schichten identifiziert und markiert. Während des Trainingsprozesses benötigt das Modell das reguläre Eingangsbild, die Markierung der Zielregion, sowie einen zusätzlich generierten Anwenderprompt. Die Trainings- und Testdaten wurden aus annotierten MRT-Scans des Universitätsklinikums Freiburg extrahiert. Es wurden drei Varianten der Architektur entwickelt, die mit Daten aus sieben verschiedenen Scans trainiert wurden. Die fortschrittlichste Variante erreicht einen durchschnittlichen Dice-Ähnlichkeitskoeffizienten von 0,75 auf dem anspruchsvollsten Testdatensatz.This thesis presents a methodology for generating annotations for threedimensional medical image data using in-context learning. This is achieved through a bespoke, semi-automated computer vision architecture based on the U-Net [1]. The scope of this thesis encompasses the user marking a region of interest on a random slice of an MRI scan, with the model capable of marking the specific region on other slices. During the training process, the model requires the regular input image and the target region of interest and an additional generated user prompt. The data for training and testing has been extracted from labeled MRT-Scans of the University Hospital Freiburg. Three variations in architecture have been developed, all of which have been trained on data from seven scans. The most advanced variation achieved an average Dice coefficient of 0.75 on the most challenging test dataset
Untersuchung der Elektrokapillarität von Metallschaum
No full textDas Ziel dieser Arbeit war die dielektrische und hydrophobe Beschichtung eines kommerziellen Kupferschwamms (60 PPI), um eine hohe Kapillarität und elektrische Durchschlagsfestigkeit zu erzielen. Verschiedene Beschichtungsmethoden wurden getestet, wobei insbesondere die Viskosität des Beschichtungsmaterials und die Ausschleudergeschwindigkeit variiert wurden. Es zeigte sich, dass eine erhöhte Viskosität die Durchschlagsfestigkeit verbessert, da mehr Beschichtungsmaterial in der Probe verbleibt. Gleichzeitig führt dies jedoch zu einer Verringerung der Kapillarität durch Verschluss der Zellfenster. Das Ausschleudern wurde als Gegenmaßnahme getestet, konnte aber den Zellverschluss nicht vollständig verhindern. Beschichtungen mit Bectron führten zu ähnlichen Ergebnissen, wiesen jedoch eine leicht höhere Durchschlagsfestigkeit auf.The aim of this study was to apply a dielectric and hydrophobic coating to a commercial copper sponge (60 PPI) to achieve high capillarity and electrical breakdown resistance. Various coating methods were tested, focusing on the viscosity of the coating material and the spin-off speed. It was found that higher viscosity improved breakdown resistance by retaining more coating material within the sample. However, this also reduced capillarity due to the closure of cell windows. Spin-off techniques were tested to counteract this effect but failed to fully prevent cell closure. Coatings with Bectron showed similar results but achieved slightly higher breakdown resistance
Untersuchung auf Veränderung der Bewegungsamplitude in Reklination durch Muskellängentraining der ventralen, myofaszialen Muskelkette
No full textDie vorliegende Bachelorarbeit untersucht mittels biomechanischer Messverfahren die Effekte eines Muskellängentrainings auf die Rumpfmobilität bei beschwerdefreien studentischen Probanden. Das Trainingskonzept basiert auf der Theorie myofaszialer Muskelketten sowie auf dem biokinematischen Denkansatz. Ziel der Arbeit ist es, zu erheben, inwiefern sich die maximale Extensionsfähigkeit des Rumpfes nach einer gezielten Trainingsintervention verändert. Die theoretische Fundierung erfolgt durch eine umfassende Literaturrecherche. Aufbauend darauf wurde eine Interventionsstudie mit einem eigens von der Packi Klinik entwickelten Trainingsgerät konzipiert und durchgeführt. Die teilnehmenden Probanden absolvierten über einen Zeitraum von acht Wochen insgesamt 16 Trainingseinheiten à 30 Minuten. Zur Datenerhebung kam ein markerloses Motion-Capturing-System (Theia3D) zum Einsatz. Die Rumpfbewegung wurde prä- und postinterventionell videobasiert erfasst, anschließend in Theia3D modelliert und in Visual3D biomechanisch analysiert. Der maximale Torso-Winkel in der Sagittalebene diente als zentraler Analyseparameter. Die statistische Auswertung erfolgte auf Grundlage von Mittelwertvergleichen und inferenzstatistischen Verfahren. Ergänzend wurden zeitbasierte Gangparameter (Schrittzeit, Schrittfrequenz) erfasst, um mögliche Übertragungseffekte der Trainingsintervention auf das Gangverhalten zu untersuchen. Diese Kennwerte wurden aufgrund methodischer Einschränkungen ausschließlich deskriptiv ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen bei der Mehrheit der Probanden eine signifikante Zunahme der Rumpfmobilität nach der Trainingsphase. Dies spricht für eine funktionelle Verbesserung im Sinne des biokinematischen Modells. Die Studie liefert damit erste Hinweise auf die Wirksamkeit eines gerätegestützten Muskellängentrainings zur Verbesserung der Bewegungsamplitude in Reklination im Bereich der Wirbelsäule und eröffnet Perspektiven für weiterführende klinische Anwendungen.This bachelor's thesis investigates the effects of muscle length training on trunk mobility in asymptomatic student participants using biomechanical measurement methods. The training concept is based on the theory of myofascial chains and the biokinematic approach. The aim of the study is to determine the extent to which the maximum extension capacity of the trunk changes as a result of a targeted training intervention. The theoretical foundation is established through a comprehensive literature review. Based on this, an intervention study was designed and carried out using a training device specifically developed by the Packi Klinik. Over a period of eight weeks, the participating subjects completed a total of 16 training sessions, each lasting 30 minutes. For data acquisition, a markerless motion capturing system (Theia3D) was used. Trunk motion was recorded via video both before and after the intervention, then modeled in Theia3D and biomechanically analyzed in Visual3D. The maximum torso angle in the sagittal plane served as the primary analysis parameter. Statistical evaluation was conducted based on mean comparisons and inferential statistical methods. In addition, time-based gait parameters (step time, cadence) were recorded to examine potential transfer effects of the training intervention on gait performance. Due to methodological limitations, these parameters were evaluated descriptively only. The results show a significant increase in trunk mobility in the majority of participants after the training period. This indicates a functional improvement consistent with the biokinematic model. The study thus provides initial evidence for the effectiveness of device-supported muscle length training in improving the range of motion in spinal reclination and opens perspectives for further clinical applications
Entwicklung einer mechanischen Testreihe zur Prüfung des Pectus Excavatum Systems von MedXpert
No full textDas Pectus Excavatum System von MedXpert dient zur operativen Korrektur der Thoraxdeformität Pectus Excavatum nach Nuss. In der medizinischen Anwendung erfährt das System physiologisch bedingte Kräfte über die Implantationsdauer von bis zu vier Jahren. Maßgeblich für den Behandlungserfolg ist die mechanische Stabilität der formschlüssigen Verbindung des Pectus Excavatum Systems.
In der vorliegenden Arbeit wird der Nachweis zur mechanischen Stabilität quantitativ ermittelt. Basierend auf dem medizinischen Anwendungsgebiet werden die Krafteinwirkungen hergeleitet, welche auf das Implantatsystem wirken. Es werden überlagerte Druck- und Zugkräfte als hauptwirkend identifiziert. Diese Herleitung dient als Grundlage für die Auslegung von Testreihen zur Simulation der wirkenden Kräfte. Speziell auf das Pectus Excavatum System angepasste Zug- und Druckversuche ermöglichen die Untersuchung der mechanischen Stabilität des Systems unter statischer Belastung. Geprüft wird in verschiedenen Konfigurationen sowohl nach mechanischen Regeln als auch in der Varianz des Zusammenbaus des Systems. Dadurch soll identifiziert werden, in welcher Auslegung das System am wenigsten stabil ist.
Die Testergebnisse zeigen, dass das Pectus Excavatum System unter Druckbelastung mindestens 2000 N und unter Zugbelastung mehr als 1600 N standhalten kann. Die notwendigen Kräfte, um das System zum Versagen zu bringen, sind nach aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen durch den menschlichen Körper nicht aufzubringen
Entwicklung eines Visual Novels
Get PDFDiese Bachelorarbeit behandelt die Erschaffung eines Videospiels, spezifisch eine Visual Novel. Dies bezieht sich spezifisch auf die Konzeption und Umsetzung der Ideen, sowohl warum diese Ideen umgesetzt wurden als auch wie es programmiert wurde
Herausforderungen der ökologischen Transformation im Performance Management
No full textDie vorliegende Masterarbeit untersucht die Herausforderungen und Gestaltungsmöglichkeiten der ökologischen Transformation im Performance Management von Unternehmen. Angesichts wachsender Umweltprobleme und regulatorischer Anforderungen gewinnen Nachhaltigkeitsaspekte zunehmend an Bedeutung für die Unternehmenssteuerung. Im Zentrum steht die Frage, wie ökologische Ziele in bestehende Performance-Management-Systeme integriert werden können und welche strukturellen, kulturellen und methodischen Hürden dabei zu überwinden sind. Die Arbeit systematisiert zunächst grundlegende Konzepte des Controllings und Performance Managements sowie zentrale Begriffe der Nachhaltigkeit und Transformation. Aufbauend darauf werden aktuelle Veränderungen in der Unternehmensumwelt analysiert, disruptive Entwicklungen wie die Digitalisierung berücksichtigt und verschiedene Ansätze zur Integration von Nachhaltigkeit in Steuerungssysteme dargestellt. Abschließend zeigt die Arbeit konkrete Handlungsempfehlungen und Gestaltungsansätze auf, die Unternehmen befähigen, ökologische Verantwortung systematisch im Rahmen eines ganzheitlichen Performance Managements zu übernehmen
Optimierung einer Zentrier- und Orientierstation
No full textDiese Bachelorthesis beschäftigt sich mit der Optimierung einer Zentrier- und Orientierstation auf der Kugelgewindestangen vor dem Schleifprozess radial vororientiert und an einer Zentrierbohrung nachgesenkt werden. Die radiale Vororientierung erfolgt, um Taktzeit einzusparen. Die Zentrierbohrung wird nachgesenkt, damit die zu ungenauen Zentren der Werkstücke den Schleifprozess nicht beeinträchtigen. Die Ziele der Optimierung sind die Herstellkosten zu reduzieren und die Zentrier- und Orientierstation hinsichtlich technischer Aspekte zu verbessern. Zur Bearbeitung der Aufgabenstellung wird eine Wertanalyse durchgeführt. Dabei werden im ersten Schritt die Anforderungen bzw. die erforderlichen Funktionen definiert. Danach folgen eine umfassende Analyse des Ist-Zustands und eine Funktions-Kosten-Analyse. Auf Grundlage dessen und unter Berücksichtigung des firmeninternen Stands der Technik werden verschiedene Lösungsideen entwickelt und bewertet. Die Lösungsansätze werden mit einer Nutzwertanalyse und einer Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile bewertet. Das Ergebnis dieser Untersuchung ist, dass die Entwicklung eines Sonderwerkzeugs, das mehrere Funktionen in sich vereint, das größte Einsparpotenzial bietet. Trotz des höheren konstruktiven Aufwands ist durch dieses Sonderwerkzeug und weiteren darauf aufbauenden Optimierungen eine Kostenreduktion von insgesamt rund 40 % möglich. Die Baugruppen sind auf Basis der bekannten Mängel überarbeitet und in ihrer technischen Funktionalität verbessert worden. Durch diese Optimierungsmaßnahmen kann die Zentrier- und Orientierstation gewinnbringender verkauft werden
Der Vergleich zweier Methoden des beschleunigten Lebensdauertests zur Ermittlung von Ermüdungseigenschaften bei Zahnimplantaten
No full textDer Dauerschwingtest nach ISO 14801 stellt den aktuellen Standard zur Bestimmung der Ermüdungseigenschaften dentaler Implantate dar. Dieses Verfahren weist jedoch Grenzen auf, insbesondere aufgrund des hohen Zeitaufwands. Daher erscheint die Untersuchung alternativer Prüfmethoden sinnvoll, die eine zuverlässige Bewertung ermöglichen und den Prüfprozess zugleich beschleunigen können. Vor diesem Hintergrund vergleicht die vorliegende Bachelorarbeit zwei beschleunigte Lebensdauertestmethoden: den Dauerschwingtest mit konstanter Lastamplitude nach ISO 14801 sowie den Stufenermüdungstest nach dem Prinzip von Locati. Während der ISO-Test bereits vorab durchgeführt und mithilfe des Inversen Potenzgesetzes (IPL) ausgewertet wurde, wurden im Rahmen dieser Arbeit für den Stufentest geeignete Prüfparameter definiert, Versuche durchgeführt und die Daten auf Basis eines erweiterten Weibull-IPL-Modells analysiert.
Die Ergebnisse zeigen, dass trotz unterschiedlicher Frequenzen der Bruchmodi sämtliche im ISO-Test beobachteten Bruchbilder auch im Stufentest auftraten, was in Bezug auf die getriggerten Bruchmodi auf eine hohe Vergleichbarkeit der Methoden hinweist. Hinsichtlich der Lebensdauerkurven ergaben sich beim Stufentest plausiblere Werte für die Steigungsparameter, die besser mit den Empfehlungen der FKM-Richtlinie übereinstimmen. Beide Verfahren zielen darauf ab, die Steigung der Wöhlerlinie im Bereich der Dauerfestigkeit zu approximieren. Während dies beim Stufentest gut gelang, erwies sich die Approximation beim ISO-Test als unzureichend, was auch durch die Ergebnisse eines alternativen Auswertungsmodells, das das Dauerlastniveau berücksichtigt (RFLM), bestätigt wurde. Darüber hinaus bietet der Stufentest erhebliche Vorteile in Bezug auf Effizienz und Praktikabilität, insbesondere wenn mehrere Prüfmaschinen parallel eingesetzt werden. Für eine umfassende Validierung sind jedoch weiterführende Untersuchungen erforderlich, die eine breitere Abdeckung unterschiedliche Belastungsprofile einschließen. Zudem sollten die Einflüsse verschiedener Bruchmodi und deren Frequenz im Stufentest näher untersucht werden. Insgesamt erweist sich der Stufentest als vielversprechende Ergänzung oder potenzielle Alternative zum normgerechten Dauerschwingtest, dessen endgültige Bewertung jedoch weiterführende Validierungsstudien voraussetzt
Quo Vadis Astrofotografie - Automatisierungsprozesse vs. KI
No full textDer erste Teil dieser Bachelorarbeit beleuchtet verschiedene Aspekte der Astrofotografie. Hierbei werden verschiedene technische Möglichkeiten, beispielsweise in der Kamera- und Teleskoptechnik und auch das Pre-Processing von aufgenommenen Bildern erläutert. Im Anschluss werden der Planungsablauf, mein Vorgehen und eigene Erfahrungen bei der Aufnahme und Verarbeitung eigener Bilder erläutert. Deren Verarbeitung erfolgte auch über ein eigenes kleines Python-Programm, welches ebenfalls mit Funktionsweise und Funktionalität vorgestellt und erläutert wird. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden dann die Grundlagen künstlicher Intelligenz und die zwei häufig verwendeten Netzwerkarchitekturen CNN und GAN vorgestellt. Ausgehend davon werden aktuelle und zukünftige Einsatzmöglichkeiten von KI-Anwendungen im Bereich der Astronomie und Astrofotografie und deren Automatisierung erläutert. Im letzten Kapitel werden für zwei typische Bearbeitungsschritte von Astrofotografien, der Gradientenentfernung und dem Entrauschen des Bildes, die Ergebnisse von KI-basierten Programmen mit denen von Programmen ohne Einsatz von künstlicher Intelligenz verglichen