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Entwicklungsmethode zur Mechatronisierung von bautechnisch bewerteten Befestigungsmitteln am Beispiel eines chemischen Befestigungsmittels zur Integration eines Verschiebungssensors = Design method for the mechatronization of approved fasteners using the example of a chemical fastener for the integration of a displacement sensor
Full text linkDurch immer größere und umfangreichere Bauprojekte und die steigende Lebensdauer von Bestandsgebäuden wachsen auch die Anforderungen an nachträgliche lasteinleitende Befestigungselemente. Mit dem Einzug der Digitalisierung in die Bauindustrie werden zunehmend neue Produkte zur Unterstützung eines Life-Cycle-Managements von Bauwerken entwickelt und eingeführt.
Diese Arbeit stellt eine hierin entwickelte Methode ‚ASTRA‘ zur Mechatronisierung von Befestigungsmitteln vor. Das Akronym ASTRA steht für die Entwicklungsschritte dieser Methode ‚ANALYSE-SYNTHESE-TRANSFORMATION‘. Den Kern dieser Entwicklungsmethode bildet die Erweiterung eines bestehenden Befestigungsmittels, um eine mechatronische Sekundärfunktion ohne deren Primärfunktion zu beeinflussen. Dies geschieht am Beispiel einer Sensorintegration zur kontinuierlichen Zustandserfassung in ein bestehendes bautechnisch bewertetes Verbundankersystem, ohne dessen Primärfunktion ‚Haltekraft für Anbauteile gewährleisten‘ zu verschlechtern. Hieraus leitet sich die zentrale Forschungsfrage dieser Arbeit ab:
Ist es möglich, ein bautechnisch bewertetes chemisches Befestigungsmittel mit einer geeigneten Entwicklungsmethode für die kontinuierliche Überwachung der Befestigungssituation zu mechatronisieren, ohne dabei seine Primärfunktion zu verschlechtern?
Um diese zentrale Frage zu beantworten, werden zunächst mit Hilfe ausgewählter Methoden und erstellter Ersatzsysteme Teilforschungsfragen beantwortet, die aus dieser Frage abgeleitet wurden. Diese Vorgehensweise und die dafür ausgewählten Methoden werden schließlich als neue Entwicklungsmethode ASTRA zusammengefasst. Durch die Beantwortung der ersten Teilforschungsfrage dieser Arbeit wird der erste Entwicklungsschritt, die Analyse, durch die Überwindung der Beobachtungsbarriere beim Auszugsversuch eines Verbundankers beispielhaft dargestellt. Hierdurch ist es erstmals möglich, die kontinuierlichen Versagensmechanismen, wie die Rissbildung und deren Wachstum, beim zentrischen Auszugsversuch eines Verbundankers zeitlich und räumlich bestimmt zu beobachten und dadurch das Systemverständnis zu Verbundankersystemen zu erweitern. Mithilfe verschiedener Modellbildungsmethoden werden anschließend aus diesen Beobachtungen Erkenntnisse abgeleitet, um potenzielle Designräume zum Einbringen zusätzlicher mechatronischer Gestaltelemente zu identifizieren.
Hierauf folgt die Beantwortung der zweiten Teilforschungsfrage, mit der der zweite Schritt, die Synthese, der neu erstellten Entwicklungsmethode ASTRA vorgestellt wird. Dieser Schritt zeigt die besondere Vorgehensweise im Vergleich zu anderen Entwicklungsmethoden. Hierbei werden die Erkenntnisse nicht direkt in das zu entwickelnde Produkt eingebracht, sondern es werden Ersatzmodelle erstellt, an denen mit geringem Herstellungs- und Versuchsaufwand bereits in einer sehr frühen Phase der Entwicklung eines mechatronisierten Befestigungsmittels Effekte und Wechselwirkungen der in Designräumen eingebrachten Gestaltelemente mit der zu erhaltenden Primärfunktion ermittelt werden können. Diese Ersatzmodelle werden als Gestalt-Funktion-Versuchsmuster (GFZ-Versuchsmuster) bezeichnet. Unterstützt wird auch dieser Entwicklungsschritt mit Experimenten nach Vorgaben des Bewertungsdokumentes EAD 330499-00-0601 im zentrischen Auszugsversuch mit enger Abstützung und mit mathematischen Methoden zur statistischen Bewertung der Ergebnisse. Anhand dieses Entwicklungsschrittes kann somit erstmals der quantifizierte Effekt einer Gestaltänderung bereits im frühen Stadium der Entwicklung von Befestigungsmitteln bestimmt werden, ohne dessen exakte gestalterische oder funktionale Ausprägung in diesem Entwicklungsstadium bereits zu erkennen. Hieraus ergibt sich das Entwicklungsziel dieses Schrittes: die Definition der nutzbaren Designräume für Sekundärfunktionen.
Mit dem dritten Schritt der Entwicklungsmethode, der Rücktransformation, wird die dritte Teilforschungsfrage am Beispiel eines Verbundankers beantwortet. Dieser Schritt hat die Verifizierung der Funktionsprototypen der mechatronisierten Befestigungsmittel, in diesem Beispiel des sensorintegrierten Verbundankers, zum Ziel. Hierfür werden die zuvor identifizierten Designräume genutzt, um methodisch ausgewählte Messprinzipien im Verbundankersystem zu integrieren, ohne dessen Primärfunktion negativ zu beeinflussen. Anschließend wird die eingebrachte Sekundärfunktion, in diesem Beispiel die kontinuierliche Zustandskontrolle, auf zusätzliche ausgewählte Umwelteinflüsse verifiziert.
Erstmals können die hier gezeigten methodischen Forschungsansätze zusammengefasst in der neuen Entwicklungsmethode ASTRA bei der Produktentwicklung zur Mechatronisierung von Befestigungsmitteln unterstützen. Das mechatronisierte Verbundankersystem mit kapazitivem Abstandssensor liefert bereits im Status des Funktionsprototypen robuste und reproduzierbare Signale und könnte zukünftig die Sicherheit, Wartung und den Betrieb von Gebäuden verbessern. Das zweite vorgestellte mechatronisierte Verbundankersystem mit kapazitivem Impedanzsensor benötigt hingegen noch weitere Verbesserungen, um die Signale besser bewerten zu können, und muss robuster gegenüber Umwelteinflüssen konstruiert werden. Dennoch ist es mit dem mechatronisierten Verbundankersystem mit kapazitivem Abstandssensor erstmals möglich, durch integrierte Sensoren bei Verbundankersystemen kontinuierlich deren Zustand durch Erfassung der axialen Verschiebung zu überwachen
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Erfassung von Informationen zur Produktnutzung beim Schleifen mit Power-Tools auf Basis von Daten eines Sensormoduls = Acquisition of product usage information for grinding with Power-Tools using data from a sensor module
Full text linkWissen über die Produktnutzung ist bedeutsam für die Konstruktion und Auslegung von Produkten. Die Produktnutzung kann datenbasiert über Nutzungselemente, beispielweise aus einer Nutzung resultierende Kräfte, beschrieben werden. Diese Nutzungselemente unbeobachtet in der Nutzungsphase zu erfassen, ist häufig nicht direkt möglich. Daher werden virtuelle Sensoren eingesetzt, um diese Nutzungselemente unbeobachtet in großem Umfang zu erfassen. Virtuelle Sensoren nutzen Sensordaten aus eingebetteten Informationsmodulen oder Sensormodulen und erfassen die Nutzungselemente mithilfe von mathematischen Modellen. Für die Umsetzung des Ansatzes des virtuellen Sensors fehlt es an Wissen zur Bildung und Validierung der mathematischen Modelle.
In dieser Forschungsarbeit werden die Bildung und Validierung von mathematischen Modellen für virtuelle Sensoren zur unbeobachteten und skalierbaren Erfassung von Nutzungselementen untersucht. Winkelschleifer sind für diese Untersuchung besonders geeignet, da sie für eine große Vielfalt von Arbeitsaufgaben eingesetzt werden. Daher erfolgt die Untersuchung anhand von drei Nutzungselementen für das Beispielsystem Winkelschleifer in Verbindung mit einem Sensormodul. Konkret werden die Nutzungselemente durchgeführte Tätigkeit, Kräfte im Werkzeugkontakt und Kräfte am Antriebsstrang betrachtet. Eingangsgrößen der mathematischen Modelle sind Sensordaten des Sensormoduls.
Für die Erfassung der durchgeführten Tätigkeiten wurden statistische Modelle mittels Machine-Learning parametriert. Es wurde gezeigt, dass sich das Verfahren Leave-One-Trial-Out Kreuzvalidierung zur Bewertung der Vorhersage unter starkem Einfluss von Störgrößen eignet. Für die Erfassung der Kräfte im Werkzeugkontakt wurde ein Gauß-Prozess-Regression (GPR)-Modell mittels Machine-Learning gebildet. Für die Tangential- und Normalkräfte ist die Vorhersage mit hoher Genauigkeit für verschiedene Abtastraten möglich. Für die Erfassung der Kräfte am Antriebsstrang wurden Übertragungsfunktionen zur Berechnung der Kräfte am Antriebsstrang aus den Kräften im Werkzeugkontakt experimentell ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Übertragungsfunktionen verschiedener Arbeitspunkte zweckmäßig zu einer arbeitspunktunabhängigen Übertragungsfunktion zusammengeführt werden können.
Zentrale Ergebnisse dieser Forschungsarbeit sind die gebildeten Modelle zur Erfassung der durchgeführten Tätigkeit, der Kräfte im Werkzeugkontakt und der Kräfte am Antriebsstrang bei Winkelschleifern sowie die damit verbundenen, erfolgreich angewandten Vorgehensweisen zur Modellbildung und -validierung. Die Zusammenfassung dieser Modelle ermöglicht die unbeobachtete und skalierbare Erfassung von Nutzungselementen an Winkelschleifern über virtuelle Sensoren in Verbindung mit einem Sensormodul
Validierungs-Navigator – ein Referenzprozess für Validierungsstudien zur Wirkung von Konstruktionsmethoden = Validation Navigator –a referenceprocess for validation studieson effects of design methods
Full text linkKonstruktionsmethoden sind ein Kernergebnis der Konstruktionsforschung und sollten vor ihrer Einführung und Verbreitung in Unternehmen validiert werden. In der Kon-struktionsforschung fehlt bisher ein Standard für Forschungsmethoden als Orientie-rung für den Aufbau von Validierungsstudien sowie für die Datenerhebung und -aus-wertung. Für die Etablierung eines solchen Standards ist eine Referenz notwendig, um vergleichbare Studien zu ermöglichen. Auf die vergleichbare Umsetzung einzelner Validierungsstudien im Detail und die Operationalisierung von Erfolgskriterien gehen bestehende Ansätze nicht ein, weshalb sie nicht als Referenz für den Aufbau einzelner Studien geeignet sind. Wie Validierungsstudien in der aktuellen Forschungspraxis durchgeführt werden und wie eine Vergleichbarkeit zwischen diesen Studien herge-stellt werden kann, ist zudem nicht explizit bekannt.
Zur Untersuchung der aktuellen Forschungspraxis wurde eine systematische Litera-turstudie durchgeführt. Durch eine Kategorisierung aktueller Validierungsstudien in Bezug auf Schritte in der Validierung und die Art des verwendeten Studiendesigns wurde sichtbar, dass Studien in verschiedenen Validierungsschritten bisher nur wenig vergleichbar sind. Eine Analyse der kategorisierten Studien zeigte Herausforderungen in der Vergleichbarkeit der Konstruktionsmethoden selbst sowie der Umsetzung der Validierungsstudien. Strategien für eine höhere Vergleichbarkeit in aktuellen Validie-rungsstudien umfassen die Anknüpfung an bestehende Theorie, eine einheitliche Ziel-setzung mit zugehörigen Variablen für Klassen von Konstruktionsmethoden sowie die Nutzung etablierter Modelle und Werkzeuge für den Aufbau von Validierungsstudien.
Die Erkenntnisse aus der Literaturstudie wurden genutzt, um den Referenzprozess Validierungs-Navigator zu entwickeln, der eine Unterstützung für Forschende für den Aufbau vergleichbarer Validierungsstudien zur Wirkung von Konstruktionsmethoden bereitstellt. Im Referenzprozess werden Elemente aus bestehenden Ansätzen mit den in der Literaturstudie identifizierten Strategien kombiniert, um die Qualität und Ver-gleichbarkeit entstehender Validierungsstudien positiv zu beeinflussen. Der Validie-rungs-Navigator beschreibt zwei Studien, um zunächst ein qualitatives Verständnis aufzubauen, bevor eine quantitative Untersuchung stattfindet, und berücksichtigt die aufeinander aufbauenden Erfolgskriterien Anwendbarkeit und Wirksamkeit.
Der Validierungs-Navigator wurde durch eine exemplarische Anwendung für den Auf-bau von Validierungsstudien zur Wirkung einer Konstruktionsmethode evaluiert. Es konnten Beiträge zur Studienqualität geleistet werden, indem das Studiendesign so-wie beinhaltete Erhebungsmethoden und Stimuli kontinuierlich weiterentwickelt wur-den. Auf die Vergleichbarkeit der zur Validierung eingesetzten Variablen, der Zielset-zung und Vorgehensweise der untersuchten Konstruktionsmethode sowie der Operationalisierung der Erfolgskriterien konnte ein positiver Einfluss erzielt werden
Analyse des Einflusses von Querkräften beim Hammerbohren auf die Arbeitsproduktivität und die Schwingungseinwirkung auf den Menschen = Analysis of the influence of lateral forces on work productivity and human exposure to vibration during hammer drilling
Full text linkDas Ziel der Ergonomie ist die qualitative und wirtschaftliche Optimierung des Arbeitsergebnisses. Gleichzeitig soll der Anwender während der Tätigkeit möglichst wenig ermüden und keine Schäden davontragen. In der Entwicklung von Bohrhämmern sind deshalb die Steigerung der Arbeitsproduktivität sowie die Prävention einer möglichen Schädigung des Anwenders durch Vibrationen wichtige Ziele. Um das Produkt hinsichtlich dieser Größen optimieren zu können, müssen die relevanten Einflüsse bekannt sein. In bisherigen Studien zur Analyse von Einflussgrößen wurden Kräfte, welche senkrecht zur Vorschubkraft wirken, noch nicht untersucht. Experimente haben jedoch gezeigt, dass Anwender beim Hammerbohren Querbewegungen aufbringen, welche zu Querkräften im Bohrloch führen. Bislang fehlt das Wissen, in welcher Größenordnung die Querkräfte beim Arbeiten mit einem Bohrhammer auftreten und ob diese einen Einfluss auf das Hammerbohren haben. Weiterhin ist nicht bekannt, ob ein möglicher Einfluss auf unterschiedliche Bohrhammer-Bohrer-Setups und Randbedingungen übertragbar ist.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Zusammenhänge zwischen der Querkraft und den Größen Vorschubgeschwindigkeit sowie die für den Menschen schädlichen Vibrationen zu analysieren. Zur Erreichung dieses Ziels wurden zunächst die auftretenden Querkräfte mittels einer Laborstudie mit Probanden untersucht. Anschließend wurden anhand zweier Studien auf einem roboterbasierten Prüfstand mit über 6000 Einzelversuchen Vorschubkräfte und Querkräfte mehrstufig aufgebracht, um deren Zusammenhang mit der Vorschubgeschwindigkeit sowie mit den Gehäusevibrationen zu ermitteln. Um aufzuzeigen, ob Interaktionseffekte zwischen der Querkraft und aus dem Stand der Forschung bekannter Einflussgrößen bestehen, wurden neben den Anwenderkräften die Betonfestigkeit, der Bohrhammer, der Bohrertyp und dessen Verschleiß variiert. Abschließend wurde eine Verifikation der auf dem Prüfstand gewonnenen Ergebnisse, inwieweit diese auf das manuelle Hammerbohren übertragbar sind, durchgeführt. Durch manuelle Versuche mit professionellen Anwendern konnte nachgewiesen werden, dass beim Hammerbohren Querkräfte auftreten und wodurch diese entstehen. Die anschließenden kausalen Studien zeigten, dass diese Querkräfte die Vorschubgeschwindigkeit negativ beeinflussen und unterschiedliche Effekte bei den Bohrhammervibrationen hervorrufen. Hierbei treten Interaktionseffekte zwischen den untersuchten Faktoren und der Querkraft auf.
Anhand der Ergebnisse konnte somit gezeigt werden, dass die vom Anwender erzeugten Querkräfte die Arbeitsproduktivität und die für den Menschen schädlichen Vibrationen beeinflussen. Darüber hinaus konnten Potentiale für die Optimierung von Schwingungsentkopplungen der Hauptgriffe von Bohrhämmern aufgedeckt werden. Des Weiteren kann das Wissen für die Abbildung von realitätsnäheren Anwendereinflüssen im Testing oder für die Verbesserung von Normen zur Bewertung der Bohrhammervibrationen genutzt werden
EnhanCE Modelling - Methodenschulung zur Vermittlung und Erforschung qualitativer Modellbildung mit dem Contact and Channel Approach
Full text linkDer Aufbau von Systemverständnis durch Modellbildung von Gestalt-Funktion-Zusammenhängen (GFZ) ist eine zentrale Tätigkeit in der Gestaltung. Er geschieht zunächst mental und läuft oft unbewusst ab, d.h. erfahrene ProduktentwicklerInnen wissen, dass eine bestimmte Gestalt die gewünschte Funktion erfüllt, aber können nicht genau sagen, warum. Dieses mentale Modell kann unbemerkt Fehler und Lücken beinhalten (Meboldt et al. 2012). Werden diese nicht aufgedeckt, besteht das Risiko, die gewünschten Funktionen nicht, oder nicht ausreichend zu erfüllen. Im Aufdecken dieser Fehler und Lücken können qualitative Modelle wie beispielsweise Contact and Channel Modelle oder Wirkraummodelle unterstützen. Durch sie können mentale Modelle früh dokumentiert und anderen ProduktentwicklerInnen zugänglich gemacht werden. Die Anwendung dieser qualitativen Modelle ist jedoch eine Herausforderung, weshalb sie selten genutzt werden und ihr Einfluss auf das Systemverständnis von ProduktentwicklerInnen in der Gestaltung unklar ist.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von EnhanCE Modelling als Methodenschulung zur Vermittlung und Erforschung von qualitativen Modellbildung mit dem C&C²-Ansatzes. Als Basis der Entwicklung dient eine Analyse von Anwendungen des C&C²-Ansatzes und der darin bestehenden Herausforderungen. Das auf Basis dieser Analyse entwickelte EnhanCE Modelling beinhaltet drei kontextspezifische Schulungsvarianten, mit denen der C&C²-Ansatz und die in ihm vorhandene Modell-bildungsmethode vermittelt wird. Diese Schulungsvarianten ermöglichen zudem durch integrierte Anwendungsfälle die Erforschung der Erfolgsfaktoren Anwendbarkeit und Nutzen der Modellbildung mit dem C&C²-Ansatz. Die Untersuchung der Anwendbarkeit zeigt, dass der C&C²-Ansatz durch EnhanCE Modelling so vermittelt werden kann, dass er auch ohne Vorkenntnisse zur Modellbildung von GFZ angewandt werden kann. Mit der so sichergestellten Anwendbarkeit kann nun erstmalig der Nutzen der Modellbildung mit dem C&C²-Ansatz untersucht werden.
In der Validierungsstudie dieser Arbeit wird der Einfluss des durch EnhanCE Modelling vermittelten C&C²-Ansatzes auf das Systemverständnis in Fragestellungen der Gestaltung experimentell geprüft. Mit diesem Experiment werden erstmalig statistisch signifikante Aussagen zum Einfluss der Modellbildung von GFZ mit dem C&C²-Ansatz auf das Systemverständnis von ProduktentwicklerInnen möglich
Frühe funktionale Absicherung in der Antriebsstrangentwicklung – Ein Ansatz zur Einbindung von skalierten Teilsystemen durch physisch-virtuelle Leistungsskalierung = Early Functional Validation in Drivetrain Development: An Approach to Integrate Scaled Subsystems through Physical-Virtual Performance Scaling
Full text linkDie Verkürzung der Entwicklungszeit und Reduzierung der Gesamtkosten durch die Vermeidung von späten Designänderungen wird in der Produktentwicklung immer relevanter. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird ein Ansatz zur Unterstützung des Frontloading aufgezeigt und an einem Beispielsystem aus einem Akkubohrschrauber angewandt. An drei Untersuchungsbeispielen werden die Einsatzmöglichkeiten des Ansatzes zu skalierten Untersuchungen in der Produktentwicklung aufgezeigt und evaluiert.
Durch die Kopplung von unterschiedlichen Teilsystemen und dem zeitgleichen Betrieb in einem Antriebsstrangprüfstand (scaled-Components-in-the-Loop-Prüfstand) wird eine vorgezogene Absicherung unterstützt. Vorteile bietet eine vorgezogene Absicherung insbesondere für die Vorentwicklungsphasen, in denen noch keine vollständig funktionsfähigen Versuchs- bzw. Technologieträger zur Verfügung stehen, gleichzeitig jedoch eine frühe funktionale Absicherung mit Hardwarekomponenten gewünscht ist.
Das Frontloading in der Produktentwicklung wird damit unterstützt und gefördert. Die skalierten Untersuchungen werden in drei Experimenten am scaled-Componentsin-the-Loop-Prüfstand für einen Akkubohrschrauber durch exemplarische Anwendungen veranschaulicht. Es erfolgt die beispielhafte Umsetzung der Skalierung der Leistungsgrößen in einem XiL-Prüfstand zur Anpassung des Systemverhaltens an veränderte Prototypen.
Anhand von Experimenten an einem Antriebsstrangprüfstand werden Skalierungsfaktoren für die Anpassung der rotatorischen Leistungsgrößen zwischen miteinander verbundenen Systemen abgeleitet und verifiziert. Die Integration der skalierten Komponenten erfolgt auf einem XiL-Prüfstand über Koppelsysteme in das Gesamtsystem. Dadurch wird eine skalierte Komponentenprüfung unter Berücksichtigung des restlichen Systems ermöglicht. Basierend auf den abgeleiteten Skalierungsmodellen wird der Einfluss von Geometrievarianten auf das dynamische Verhalten einer Überlastkupplung eines Akkubohrschraubers untersucht. Durch den Einsatz des scaled-Components-in-the-Loop-Prüfstands und der abgeleiteten Skalierungsfaktoren können Gestaltvariationen bereits durch Einsatz eines Referenzsystems bewertet werden. Durch die Einbindung von physischen Komponenten und Teilsystemen aus Referenzprodukten und die Ableitung von Skalierungsfaktoren können frühe Untersuchungen skalierter Komponenten unter Berücksichtigung des Gesamtsystems durchgeführt werden. Die Forschungsarbeit beschreibt basierend auf den gezeigten Untersuchungen eine Validierungsmethode und stellt Möglichkeiten zur Integration der Methode in den Produktentwicklungsprozess vor
Entwicklung einer Sensormatrix zur Aufnahme von Druckverteilungen durch impulsähnliche Ereignisse auf gekrümmten Oberflächen = Development of a Sensor Matrix for Recording Pressure Distributions Caused by Pulse-Like Events on Curved Surfaces
Full text linkEine schwere Form des Kindesmissbrauchs ist das durch Misshandlung verursachte Kopftrauma (abusive head trauma; AHT). Da die genauen Mechanismen von AHT nicht vollständig verstanden sind, kommt es in der Literatur immer wieder zu Diskussionen und Kontroversen. Daher werden weitere Daten für die AHT-Forschung benötigt. Für die Durchführung realitätsnaher Experimente ist die Verwendung eines Ersatzmodell des kindlichen Schädels erforderlich. Ein wichtiger Aspekt ist hierfür die Kraftmessung an der Schädeloberfläche, wofür Kraftmessfolien ein geeignetes Instrument sein können.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer individualisierbaren Kraftmessfolie, die auf gekrümmten Oberflächen anwendbar ist und Kraftimpulse sowohl zeitlich als auch in der Amplitude auflösen kann. Dazu werden die Eigenschaften des kraftsensitiven Materials Velostat analysiert und dessen Eignung für Kraftmessfolien bewertet. Anschließend werden zwei unterschiedliche Prototypen hergestellt und getestet. Die entwickelten Prototypen können Kraftimpulse zeitlich und in der Amplitude auflösen, sind dünn, kostengünstig und robust.
Neben der Anwendung bei AHT-Dummys, ermöglicht der vorgestellte Ansatz die Entwicklung von Kraftmessfolien für weitere Anwendungen, wie zum Beispiel zur Erfassung von Druckverläufen an Griffen oder als „elektronische Haut“ in der Robotik
Konzeption, Durchführung und Analyse eines Probandenexperiments zur Wirksamkeit der qualitativen Modellbildung mit dem Contact & Channel Ansatz = Design, Implementation and Analysis of a Human Subjects Experiment on the Efficacy of Qualitative Modelling with the Contact & Channel Approach
Full text linkDiese Arbeit untersuchte die Wirksamkeit der qualitativen Modellbildung mit dem Contact & Channel Ansatz bezüglich der Verbesserung des Systemverständnisses von Probanden mit geringem Vorwissen. Zu diesem Zweck wurde ein Detailprozess zur Entwicklung von quantitativen Studien mit dem Fokus Wirksamkeit angewendet. Die daraus resultierende Forschungsmethode untersuchte die Wirkung qualitativer Modellbildung auf das Systemverständnis von Probanden in einer kontrollierten Testumgebung auf zwei Verständnisebenen: der System- und Detailebene. Die Messung auf der Systemebene erfolgte durch sechs Aufgaben, in denen jeweils das Verhalten von technischen Systemvarianten bestimmt werden musste. Das Verständnis auf der Detailebene wurde durch eine webbasierte Konstruktionsaufgabe abgefragt, in der eine bestimmte Funktionsbeschreibung erfüllt werden musste. Die Forschungsmethode wurde zur Untersuchung der qualitativen Modellbildung mit dem Contact & Channel Ansatz in die ILIAS-Plattform des Karlsruher Instituts für Technologie implementiert. Die Lehre der Modellbildungsmethode erfolgte dabei durch ein Trainingsvideo und eine geführte Modellbildung mit Rückmeldung. Die Studie wurde in Lehrveranstaltungen mit Studierenden im ersten und dritten Bachelorsemester durchgeführt. Dabei wurde auf keiner der Verständnisebenen eine signifikante Verbesserung des Systemverständnisses identifiziert. Auf der Detailebene wurde in dem Durchlauf mit den Drittsemestern eine signifikante Verschlechterung des Systemverständnisses identifiziert. Die Untersuchung der Eignung der Forschungsmethode sprach für die Plausibilität der Messungen, auch wenn weitere Forschung zu den Einflüssen innerhalb der Forschungsmethode und Operationalisierung von Systemverständnis notwendig ist. Die plausiblen Ergebnisse deuteten demnach darauf hin, dass die Verschlechterung auf die Modellbildung zurückzuführen war. Demzufolge muss der Grund für die Verschlechterung untersucht werden, wobei das individuelle Verhalten der Probanden bei der Anwendung und deren Umgang mit der Modellbildung betrachtet werden sollte
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