Universitätsverlag der TU Berlin - Publikationen

Update for all – Lehrpraxis für eine faire Digitalisierung

Mauß, Bärbel;Liedtke, Bettina;Rother, Marieke — Fri, 05 Feb 2021 00:00:00 +0100

Diese kommentierte Bibliographie ist im Rahmen des Projektes „Fix-IT. Fixing IT for Women“ entstanden, dessen Ziel es ist, eine vielfältige Vision von Digitalisierung zu erarbeiten und eine neue Kultur der inklusiven Informatiklehre für Schulen, Hochschulen und Schüler*labore aufzubauen. Bildungskontexte, Arbeitswelten und die Entwicklung von digitalen Produkten sind zentrale Stellschrauben für die Gestaltung von Digitalisierung. „Updates“ – also Veränderungen – in diesen Bereichen sind wesentlich, um Geschlechterdiskriminierungen zu vermeiden und um partizipative Digitalisierungsprozesse zu ermöglichen.
Die hier zusammengestellten Texte kontextualisieren die Zusammenhänge zwischen Digitalisierung und Geschlecht für die Lehrpraxis in der Informatik mit einem Fokus auf Bildung, Arbeit und Artefakte der Digitalisierung. Gleichzeitig bietet das Buch Materialien für die stereotypenfreie Praxis der Informatiklehre sowie für die Gestaltung von Veranstaltungen zur Berufsorientierung in digitalen Arbeitswelten. Alle Informationen auf: www.fixing-it.net

Die Durchlässigkeit von Fassaden von Shopping-Malls und ihr Verhältnis zum Stadtraum

Otten, Leonie — Fri, 29 Jan 2021 00:00:00 +0100

Als Architektin, die bereits sowohl theoretisch als auch praktisch in der Architektur gearbeitet hat, stelle ich mir die Frage, wie mit der Verantwortung für den gebauten Raum umgegangen werden muss. Im Bereich der praktizierenden Architektur wird wenig wissenschaftlich geforscht und gearbeitet;gleichzeitig sind es die ArchitektInnen, die unsere gebaute Umwelt gestalten und formen und so Einfluss auf die gesamte Gesellschaft ausüben. Diesem Forschungsbedarf aus architektonischer Perspektive soll diese Arbeit nachkommen. Aus diesem Grund ist die vorliegende Doktorarbeit an der Schnittstelle zwischen Theorie und Praxis angesiedelt.

In der Stadt ist die Beziehung von Architektur und Gesellschaft besonders stark ausgeprägt und ablesbar. Die Struktur und somit auch das Bild der Stadt verändern sich dynamisch. Anhand einer konkreten Typologie – der Shopping-Mall – soll im Rahmen dieser Arbeit eine Momentaufnahme der Beziehung zwischen Stadtbild und Architektur getätigt werden. Da die Fassade – als unmittelbare Erscheinungsfläche der gebauten Struktur – in der Beziehung von Stadtbild und Architektur eine besondere Rolle spielt, liegt der Schwerpunkt der Feldforschung auf der Untersuchung ebendieser.

Der Handel markierte einen der Hauptgründe für die Entstehung von Städten und war überdies stadtbildprägend;daraus entstand eine zunächst untrennbare Verbindung von Stadt und Handel. Das Konsumverhalten der Gesellschaft sowie die unmittelbar damit zusammenhängende Konsumtypologie in der Architektur waren in den letzten Jahrhunderten jedoch immer wieder starken Wandlungen unterworfen. Um die Typologie der Shopping-Mall in ihrer gegenwärtigen Form zu verstehen, werden in der vorliegenden Arbeit die herausstechenden Typologien der Vergangenheit, die als Stellvertreter ihrer Epoche angesehen werden können, untersucht. Diese umfassen den Marktplatz, die Markthalle, die Passage, das Warenhaus und die gegenwärtige Shopping-Mall.

Die Geschichte der Shopping-Mall beginnt mit dem nach Amerika emigrierten jüdischen Architekten Victor Gruen. In seinem Versuch, die europäische Stadt nachzuempfinden, entwarf er die ersten Shopping-Malls als offene Konzepte in den Suburbs von Nordamerika. Die aus Amerika reimportierte Shopping-Mall stellte die erste Konsumarchitektur in der Typologiegeschichte dar, die die Stadt zu Gunsten der Grünen Wiese verlassen hat. Die Erkenntnis, dass der Handel nicht mehr auf die Stadt angewiesen ist, die Stadt jedoch den Handel als Belebungsfaktor benötigt, folgte unmittelbar und die Shopping-Mall hielt – anfangs strukturell unverändert – Einzug in die Innenstädte. Durch den Online-Handel steht die Shopping-Mall im 21. Jahrhundert einem dominanten und unberechenbaren Konkurrenten gegenüber, was die Shopping-Mall-EntwicklerInnen zu einem Umdenken zwingt. Darin liegt eine große Chance, die von der Architektur wahrgenommen und genutzt werden muss. Das Phänomen der Konsumgesellschaft und damit zusammenhängend der Handelsarchitektur im 21. Jahrhundert ist aus diesen Gründen von aktueller Relevanz.

Durch seine multizentrale Struktur sowie seine ausgeprägte Handelsarchitekturgeschichte bietet sich Berlin als Forschungsfeld an. Die Feldforschung untersucht anhand von zwei ausgewählten Fallbeispielen – der Alexa Shopping-Mall und der LP12 Mall of Berlin –, inwieweit die großmaßstäblichen innerstädtischen Shopping-Malls in Berlin ihr unmittelbares Umfeld und Stadtbild prägen, und darüber hinaus, welche Rolle die Fassade in diesem Kontext spielt. Die beiden Beispiele zeichnen sich dadurch aus, dass sie in den letzten zehn Jahren eröffnet wurden, sich in der historischen sowie aktuellen Mitte Berlins befinden und Verkaufsflächen von über 50.000 m2 aufweisen. Das Forschungsergebnis soll einen Beitrag und einen Anstoß zu architektonisch-sachlichen Diskussionen leisten.

Bei der Neuausrichtung ist es lohnenswert, sich des historisch vorhandenen typologischen Reichtums bewusst zu werden und sich aktiv am Diskurs zu beteiligen. Im historischen Verlauf hat sich die Fassade schlussendlich in der Shopping-Mall verdoppelt, die repräsentativen Schaufenster sind ins Innere gewandert und zurück blieben geschlossene Rückseiten, an denen durchlässige Stadtfassaden für die Qualität des öffentlichen Raumes zwingend notwendig sind. Die äußere Fassade kommt ihrer Verantwortung als Schnittstelle der beiden Sphären Privatheit und Öffentlichkeit nicht mehr nach. Marktgesteuerte betriebswirtschaftliche Ziele (geschlossene Fassaden) stehen dem öffentlichen kollektiven Interesse (durchlässige Fassaden) gegenüber.

Das architektonisch räumliche Erlebnis bildet ein Alleinstellungsmerkmal gegenüber dem Online-Handel und muss als Gewinn für Architektur, Stadtraum und BetreiberIn bei der Herausbildung einer neuen Typologie diskutiert werden. Der derzeitigen Praxis, nur die Fassaden als Wettbewerbe zu vergeben, liegt die streitbare Annahme der EntwicklerInnen zu Grunde, das Äußere von Gebäuden von deren Innerem trennen zu können. Die Entwicklung von geschlossenen Fassaden (Alexa) zur reinen Perforierung der Fassade (LP12 Mall of Berlin) zeigt allerdings, dass Fenster nicht genutzt, sondern mit Folie verklebt werden, um Lagerflächen zu generieren, wenn sich das Innere strukturell nicht mitverändert. Die Fassade muss wieder zu einer lebendigen Schnittstelle werden, die den öffentlichen Raum aktiviert und bespielt.

Conceptualizing and capturing digital transformation‘s customer value – a logistics and supply chain management perspective

Junge, Anna Lisa — Fri, 15 Jan 2021 00:00:00 +0100

Ziel dieser Arbeit ist es, die Frage zu beantworten, wie digitale Transformationstechnologien dazu beitragen und bewusst eingesetzt werden können, um den Kundennutzen in Logistik und Supply Chain Management (L&SCM) von produzierenden Unternehmen zu erhöhen. Das Ergebnis ist ein architektonischer Rahmen, der Leistungskomponenten, Ansätze und Methoden vorschlägt, wie dieser Kundenmehrwert erfasst und umgesetzt werden kann.
Um die Grundlage für das Framework zu schaffen, leitet diese Arbeit zunächst die zugrunde liegende Definition für digitale Transformation ab und beschreibt deren Potentiale sowie die aktuellen Barrieren für L&SCM.
Die relevanten neun digitalen Transformationstechnologiebündel werden auf Basis einer systematischen Literaturanalyse identifiziert. Es handelt sich um Technologien zur automatischen Identifizierung, Informations- und Kommunikationstechnologien, Cloud, cyberphysikalische Systeme, Analytics, Distributed Ledger, Automatisierungstechnologien, Augmented und Virtual Reality sowie Additive Fertigung. Diese Technologien dienen als Input für einen Nominal Group Technique-Workshop, der darauf abzielt, die Dimensionen des Kundennutzens auf der Grundlage dieser Technologien zu konzeptualisieren. Die abgeleiteten Dimensionen sind Informationsverfügbarkeit, Zeit, Produkt/Produktion, Service und Assistenzsysteme, Qualität, Auswahlmöglichkeiten und Planung. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wird ein Einflussmodell für kundenorientierte L&SCM Leistungen vorgestellt. Die drei plus eins Kundenwertversprechen sind Verfügbarkeit, Service, Ko-Kreation und Kognition als Zusatzkomponente bzw. Erweiterung.
Experteninterviews dienen als Datenbasis für das architektonische Framework zur Erfassung des Kundennutzens auf der Grundlage digitaler Transformationstechnologien in L&SCM. Die sechs abgedeckten Dimensionen sind das Kundenwertversprechen, das Wertportfolio, Kollaboration, Personalmanagement und Organisation, Leistungsmanagement sowie die Erfassung und Bewertung des Kundenwertes.
Der wichtigste wissenschaftliche Beitrag liegt in der Konzeption des Kundennutzens für L&SCM auf der Grundlage digitaler Transformationstechnologien, während der wichtigste praktische Beitrag in dem architektonischen Framework zu sehen ist.

Beitrag zur Analyse des Eigenspannungsverhaltens von Composite-Hochdruckspeichern mit metallischem Liner

John, Sebastian — Wed, 13 Jan 2021 00:00:00 +0100

Bei der Auslegung von Hochdruckspeichern kommen, auf Grund ihrer hohen spezifischen Festigkeit, vermehrt Faserverbundwerkstoffe zum Einsatz. Durch eine hohe Streuung von Material- und Produktionsparametern sowie unterschiedlichster Belastungsszenarien in der Anwendung gestaltet sich jedoch eine Aussage über die Lebensdauer als auch eine Festlegung sinnvoller Prüffristen als schwierig. Die angefertigte Arbeit soll dazu beitragen, künftig genauere Aussagen über das Alterungs- und Beanspruchungsverhalten tätigen zu können. Im Fokus der Untersuchungen steht ein Behälterdesign, bestehend aus einem metallischen Liner und einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffverbund (Typ III), wobei die Lebensdauer maßgeblich durch die Lastwechselfestigkeit des metallischen Liners und dem darin vorherrschenden Eigenspannungszustand bestimmt wird. Durch eine alterungsbegleitende Eigenspannungsanalyse wird angestrebt, unter Einsatz eines Betriebsfestigkeitsmodells, verbesserte Aussagen zur Lebensdauerabschätzung von Typ III-Behältern geben zu können.

Kernstück der Untersuchungen bildete ein Prüfprogramm zur künstlichen Alterung von Typ III Atemluftbehältern, worin Änderungen des Eigenspannungszustandes kontinuierlich erfasst und analysiert wurden. Im Rahmen von Vorversuchen und Simulationen konnten mechanische Lastspitzen ermittelt sowie das beanspruchungsbedingte Bauteilverhalten untersucht werden. Weiterhin wurden die einer Eigenspannungsmessung zu Grunde liegenden Messgrößen definiert, entsprechende Messverfahren abgeleitet und getestet. Schwerpunkt lag dabei auf der Entwicklung eines zerstörungsfreien Messverfahrens auf Grundlage einer experimentellen Modalanalyse.

Bei der Analyse von Behältern im Neuzustand wurde zunächst die Höhe des initialen Eigenspannungszustandes und die fertigungsbedingte Streuung erfasst. Weiterhin wurden real gealterte Behälter untersucht, wobei im Vergleich eine deutlich geringere Eigenspannung nachgewiesen wurde. Prüfbegleitend zum Programm der künstlichen Alterung wurde das Eigenspannungs-, Material- und Verformungsverhalten einer Vielzahl von Prüfmustern untersucht. Eine Auswertung der Daten führt zu dem Schluss, dass bei den künstlich gealterten Behältern ein Anstieg der Eigenspannung zu verzeichnen ist.

Das erfasste Eigenspannungsverhalten wurde im Folgenden in ein erarbeitetes Betriebsfestigkeitsmodell implementiert. Durch einen Abgleich mit experimentell ermittelten Lastwechselfestigkeiten wurde die Genauigkeit des Modells verifiziert. Die Nachstellung verschiedener Belastungsszenarien zeigt, dass durch die Berücksichtigung einer über der Lebensdauer veränderlichen Eigenspannung die Anzahl ertragbarer Lastwechsel bis zum Versagen sowie damit verbundene Überlebenswahrscheinlichkeiten mit einer erhöhten Genauigkeit abgeschätzt werden können.

Mind the Fungi

Wed, 23 Dec 2020 00:00:00 +0100

Softcover-Version verfügbar: https://verlag.tu-berlin.de/produkt/978-3-7983-3202-7/

Dieses Buch berichtet über die Bündelung der Kreativitätsmotoren Wissenschaft und Kunst und wie daraus ein lebendiges Dreigespann aus Wissenschaft, Kunst und Gesellschaft geschmiedet werden kann. Eine schöpferische Triade, die sich über einen Zeitraum von zwei Jahren hinweg gemeinsam der Utopie verschrieben hat, eine Synthese aus nachhaltiger Wirtschaft, gesunder Umwelt und einer gerechten Gesellschaft zu ermöglichen. Das Projekt Mind the Fungi („Achtung Pilze“) ist ein Citizen-Science-Forschungsvorhaben, welches aus der Kooperation der Fachgebiete für Angewandte und Molekulare Mikrobiologie und Bioverfahrenstechnik der TU Berlin sowie der Kunst- und Forschungsplattform Art Laboratory Berlin entstand und welches Bürger_innen die Möglichkeit einer wissenschaftlichen Mitarbeit ermöglichen sollte. Das Projekt sollte einerseits einem breiten Publikum die Bedeutung der Pilzbiotechnologie für eine nachhaltige Zukunft näherbringen und andererseits hier an der TU Berlin ein Forschungsnetzwerk aufbauen, in dem unter anderem mit Citizen Scientists neuartige pilzbasierte Biomaterialien erforscht werden sollten. Die wissenschaftlichen und künstlerischen Wege im Mind-the-Fungi-Projekt, die wir gemeinsam mit der Öffentlichkeit von 2018 bis 2020 gegangen sind, so auch die Art &Design Residencies, können jetzt mit diesem Buch in Texten und Bildern nachverfolgt werden.

G-IQI – German Inpatient Quality Indicators Version 5.2

Mansky, Thomas;Nimptsch, Ulrike — Wed, 23 Dec 2020 00:00:00 +0100

Die German Inpatient Quality Indicators (G-IQI) sind derzeit das umfassendste, auf Krankenhausabrechnungsdaten beruhende Indikatorensystem zur krankheitsspezifischen Abbildung des stationären Leistungsgeschehens in Akutkrankenhäusern. Die Indikatoren sind einerseits konzipiert, um soweit wie möglich medizinisch sinnvoll strukturierte Leistungskennzahlen und Behandlungsergebnisse auch für externe Nutzer transparent zu machen. Vor allem dienen sie aber der Ergebnisverbesserung im internen Qualitätsmanagement der Krankenhäuser. Die Indikatoren helfen den Kliniken, Verbesserungspotential anhand des Vergleiches ihrer Ergebnisse mit dem Bundesdurchschnitt zu erkennen und zu erörtern. Als Aufgreifkriterien für ergebnisorientierte Prozessanalysen – in Form von Peer Review Verfahren oder Mortalitäts- und Morbiditätskonferenzen – sind die Indikatoren unverzichtbar für eine gezielte und effiziente Fehlersuche und Qualitätsverbesserung.

Das vorliegende Working Paper enthält die Bundesreferenzwerte des Jahres 2018 zur G-IQI Version 5.2. Für alle Indikatoren werden bundesweite Vergleichswerte ausgewiesen, die auf Grundlage der Mikrodaten der fallpauschalenbezogenen Krankenhausstatistik (DRG-Statistik) berechnet wurden. Die technischen Spezifikationen der Indikatoren sind im Anhang dargestellt und beziehen sich auf die im Jahr 2020 in Deutschland gültigen Kodiersysteme. Hinsichtlich der Indikatoren selbst handelt es sich bei der G-IQI Version 5.2 um eine Modifikation und Erweiterung der Version 5.1. Die vorliegende Version 5.2 greift im Auswertungsjahr 2018 52,2% aller Krankenhausfälle und 79,2% aller im Krankenhaus auftretenden Todesfälle in den Indikatoren auf und erreicht damit einen der höchsten Abdeckungsgrade unter den verfügbaren Indikatorensystemen.

Mit den Bundesreferenzwerten stehen Vergleichswerte zur Verfügung, die Kliniken eine objektive Einschätzung ihrer eigenen Position im Vergleich zum Bundesdurchschnitt ermöglichen. Darüber hinaus bieten die Bundesreferenzwerte eine umfassende, an medizinischen Kategorien orientierte Analyse des bundesweiten akutstationären Versorgungsgeschehens. Neben den vollständigen Indikatorergebnissen auf der Bundesebene werden die alters- und geschlechtsspezifischen Sterblichkeiten angegeben, die der Berechnung der klinikspezifischen Erwartungswerte zugrunde liegen. Zusätzlich werden für ausgewählte Indikatoren Fallzahlverteilungen über die Kliniken dargestellt. Damit enthält dieses Working Paper diverse Auswertungen, die in keiner anderen publizierten Statistik veröffentlicht werden und ergänzt damit andere Systeme der Gesundheitsberichterstattung.

Interfaces

Lynam, Ava;Langguth, Hannes;Misselwitz, Philipp;Gao, Xiaoxue — Tue, 22 Dec 2020 00:00:00 +0100

Der URA Sammelband ist eine jährliche Open-Access Publikation, die im Rahmen des deutsch-chinesischen Forschungs- und Entwicklungsprojektes Urban-Rural-Assembly (URA) herausgegeben wird. Durch die Kombination von wissenschaftlichen und essayistischen Schriften, fotografischen Arbeiten und ethnografischen Studien, einschließlich Interviews sowie räumlicher Kartierungsarbeiten, werden die einzelnen Ausgaben des URA Sammelbandes eine Brücke zwischen akademischen, praktischen und politischen Diskursen zu globalen Nachhaltigkeitsfragen und integrierten Forschungs- und Entwicklungsansätzen an der Schnittstelle zwischen Stadt und Land schlagen. URA wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des FONA-Programmes Nachhaltige Entwicklung städtischer Regionen (NUR) gefördert (KZF: 01LE1804A-D, 2019-2024).

Überwachung hydrodynamischer Gleitlager basierend auf der Körperschallanalyse

Mokhtari Molk Abadi, Noushin — Fri, 18 Dec 2020 00:00:00 +0100

Bei Getrieben der Luftfahrt ist die Schadensfrüherkennung von Verschleißkomponenten unerlässlich. Jedoch stellt die zuverlässige und effektive Überwachung hydrodynamischer Gleitlager die Luftfahrt-Industrie vor große Herausforderungen. Die in den meisten Anwendungen zum Einsatz kommenden Messgrößen sind entweder nicht ausreichend sensitiv oder erfüllen nicht die Anforderungen an begrenztem Bauraum. Die Körperschalltechnologie (engl. acoustic emission technology; kurz: AE technology) erfüllt beide Kriterien und wird daher in dieser Arbeit eingesetzt. Um die Überwachung automatisiert durchführen zu können, eignen sich Verfahren des maschinellen Lernens, welche auf Grundlage mathematischer Algorithmen Muster in einer Datenreihe erkennen und anschließend den Systemzustand eigenständig und automatisch beurteilen.
Hydrodynamische Gleitlager verwenden zur Lagerung den durch die Relativbewegung zwischen Welle und Gleitlagermaterial entstehenden tragenden Schmierfilm. Versagt dieser tragende Schmierfilm durch ungünstige Betriebsbedingungen wie z. B. hohe Lasten, geringe Drehzahlen, hohe Temperaturen oder Start-Stopp-Betrieb, so kommen die Gleitpartner in Kontakt und es entsteht Misch- oder Festkörperreibung. Diese beiden Reibungszustände verursachen Verschleiß und verringern so die Lebensdauer hydrodynamischer Gleitlager. Diese Arbeit gliedert sich somit in zwei wesentliche Bereiche: Reibungsuntersuchungen zur Entwicklung eines Reibungszustandsklassifikators und Verschleißuntersuchungen zur Schätzung des aktuellen Verschleißvolumens mithilfe der AE-Analyse und maschineller Lernverfahren.
Die Reibungszustände Flüssigkeits-, Misch- und Festkörperreibung werden durch geeignete Experimente unter variabler Drehzahl, Last und Temperatur an den im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Gleitlagerprüfständen erzeugt. Die während dieser Experimenten erzeugten Muster werden anschließend durch Vorverarbeitung der AE-Signale, Merkmalsbildung aus dem Zeit-, Frequenz und Zeit-Frequenzbereich und Verwendung unterschiedlicher Klassifikatoren wie k-Nächste-Nachbar (kNN) oder Support Vektor Maschinen (SVM) der korrekten Reibungsklasse zugeordnet. Mithilfe von AE-Merkmalen und taktiler Oberflächenmessungen als Validierung wird die Möglichkeit der Überwachung von Einlaufverschleiß während Kurzeitversuchen gezeigt. Zudem werden Langzeitversuche bei konstanter Drehzahl, Last und Temperatur durchgeführt und anschließend ein Modell zur Schätzung des Verschleißvolumens anhand der AE-Analyse entwickelt. Der integrierte AE-Effektivwert (engl. Root Mean Square; kurz: RMS) wird dabei als unabhängige Variable und das Verschleißvolumen des Gleitlagers als abhängige Variable eines Regressionsmodells verwendet. Aus diesen Ergebnissen ergeben sich weitere Fragestellungen wie z. B. die Lokalisierung der Anstreifvorgänge über den Gleitlagerumfang. Dies geschieht durch die Fusionierung des AE-Signals und des Nullimpulssignals eines Inkrementalgebers sowie die Auswertung der entstehenden Amplitudenmodulation.

Pavillon Hertzallee – Das Schaufenster der Wissenschaften

Skambas, Andreas;Pasel, Ralf — Thu, 03 Dec 2020 00:00:00 +0100

Mit der Entwicklung eines multifunktionalen Hüllgebäudes, wird ein zeichenhaftes Pavillon-Gebäude und ein technisch hochentwickelter Präzisionsgegenstand zugleich entwickelt. Das Gebäude an der Campusachse stärkt die Adressbildung der TU Berlin, bespielt als ‚Multiplayer‘ mit seinen vielseitigen Nutzungsmöglichkeiten den zentralen Platz als Veranstaltungsort und repräsentiert die TU Berlin durch eine hoch präzise Architektur als zukunftsoffene Institution technischer Entwicklungen.

Nachhaltigkeitsbericht 2018 TU Berlin

Thomsen, Christian — Mon, 30 Nov 2020 00:00:00 +0100

Als Technische Universität verstehen wir unter nachhaltige Entwicklung “klassischen” Themen wie Ökologie und Effizienz, aber auch Inter-/Transdisziplinarität, komplexe gesellschaftliche Problemstellungen, Interkulturalität, Anti-Diskriminierung, Partizipation, sozial-ökologische Transformation und dergleichen. Der Nachhaltigkeitsbericht wird darauf fokussieren, welchen Beitrag die TU zum Erreichen der 17 Zielen einer nachhaltigen Entwicklung der Vereinten Nationen (SDG) leistet. Der Nachhaltigkeitsbericht versteht sich als Fortentwicklung der Umweltberichte der TU Berlin.

Modellierung und Regelung von dielektrischen Mehrschicht-Elastomerwandlern

Hoffstadt, Thorben — Thu, 26 Nov 2020 00:00:00 +0100

Elektromechanische Wandler auf Basis Dielektrischer Elastomere (DE)
lassen sich als Aktoren, Generatoren und Sensoren vielfältig einsetzen.
Die intrinsischen Materialeigenschaften bieten deutliche Vorteile
gegenüber konventionellen elektromagnetischen Wandlern, u. a.
hinsichtlich der Energieeffizienz und -dichte sowie der damit
verbundenen Miniaturisierungsmöglichkeit. Durch die Erforschung
intelligenter Ansteuerungs- und Regelungsverfahren, z. B. für einen
kombinierten Aktor-Sensor-Betrieb, können das Potential der neuartigen
Wandler und die damit verbundenen Vorteile weiter ausgeschöpft werden.
Im Rahmen dieser Arbeit werden durch ganzheitliche Betrachtung des
Gesamtsystems aus Ansteuerelektronik und DE-Wandler neue, modellbasierte
Schätzer und Regelungen entwickelt, die den Aktor-Sensor-Betrieb im
geschlossenen Regelkreis ermöglichen.
Mit den DE-Stapelwandlern werden nachfolgend mehrschichtige Wandler
herangezogen, die sich gegenüber anderen Ausführungsformen durch hohe
Kraftdichten auszeichnen. Aufgrund des kapazitiven Verhaltens der
DE-Wandler wird zu deren Ansteuerung ein auf das elektrische Verhalten
abgestimmter, bidirektionaler Sperrwandler eingesetzt. Dieser ist in der
Lage, die hohen erforderlichen Feldstärken und die damit verbundenen
Spannungen im unteren Kilovoltbereich energieeffizient im
bidirektionalen Betrieb bereitzustellen.
Zunächst werden modellbasierte Regelungskonzepte für die Strom- und
Spannungsregelung des Sperrwandlers entworfen und validiert, die von den
anwendungsspezifischen Regelungen des DE-Wandlers als Schnittstelle
verwendet werden. Ein Fokus der modellbasierten Regelung liegt dabei auf
der Reduzierung der erforderlichen Messtechnik, indem benötigte
(Regel-) Größen mit dem Modell geschätzt werden, sodass auf die
Strommessung für den geregelten Betrieb des Sperrwandlers verzichtet
werden kann.
Anschließend wird ein valides Modell des DE-Wandlers hergeleitet und
parametriert, welches auf der Betrachtung einer Leistungsbilanz beruht,
um das dynamische, mechanische Verhalten des Elastomers mit dem
elektrischen Verhalten des DE-Wandlers vorteilhaft zu koppeln. Dieses
Modell bildet einerseits die Grundlage für den Entwurf der
Regelungskonzepte. Andererseits werden die für den Betrieb der
Regelungen erforderlichen Zustands- und Störgrößen ebenfalls mithilfe
modellbasierter Schätzer auf Basis eines erweiterten Kalman-Filters
bestimmt. Neben einer sensorbasierten Ausführung des Schätzers, dem die
Klemmenspannung und die Verformung des DE-Wandlers als Messgrößen zur
Verfügung stehen, wird auch ein selbstsensierender Schätzer für den
kombinierten Aktor-Sensor-Betrieb entwickelt, der aus den gemessenen
elektrischen Klemmengrößen das mechanische Wandlerverhalten schätzt. Im
Gegensatz zu existierenden Verfahren erfordert dieser Ansatz keine
überlagerte Spannungsanregung für die Schätzung.
Abschließend werden eine Positions- sowie eine universale
Energieregelung entworfen, mit der die Aktorkraft, Verformung oder
Spannung durch eine Vorsteuerung geregelt werden kann. Aufgrund des
schaltenden Verhaltens des Sperrwandlers werden Gleitzustandsregelungen
ausgelegt. Diese stellen ein für die spezifische Strecke prädestiniertes
Entwurfsverfahren dar. Neue Optimierungen und Arbeitspunktadaptierungen
erlauben hoch dynamische sensorbasierte und selbstsensierende
Regelungsvorgänge mit Bandbreiten von bis zu 300 Hz bei hoher
stationärer Regelgüte und deutlich reduzierter Schalthäufigkeit.

Jahresbericht 2019/2020 / Annual report 2019/2020

Schumacher, Heike;Völker, Stephan — Thu, 26 Nov 2020 00:00:00 +0100

Die Schriftenreihe des Fachgebietes Lichttechnik wurde mit dem Jahresbericht 2012 begonnen. Hierüber werden auch Dissertationen, herausragende Abschlussarbeiten, Monografien, Tagungsbände sowie Forschungsberichte des Fachgebietes Lichttechnik veröffentlicht.
Die Jahresberichte des Fachgebietes Lichttechnik lassen sich zurückverfolgen bis in das Jahr 1971. Sie informieren über Lehrveranstaltungen und aktuelle Forschungsvorhaben am Fachgebiet und geben einen Überblick über Mitarbeiter, Publikationen und Gremientätigkeiten. Übersichten zu Veröffentlichungen, Dissertationen und Studienarbeiten reichen sogar noch länger zurück.

Classic graph problems made temporal – a parameterized complexity analysis

Molter, Hendrik — Thu, 19 Nov 2020 00:00:00 +0100

In dieser Dissertation untersuchen wir die parametrisierte Berechnungskomplexität von sechs klassischen Graphproblemen, die in einen temporalen Kontext gestellt werden. Formaler ausgedrückt betrachten wir Probleme, die auf temporalen Graphen definiert sind, wobei temporale Graphen aus einer unveränderlichen Knotenmenge bestehen, zusammen mit einer Kantenmenge, die sich über einen diskreten Zeitraum hinweg verändern darf. Temporale Graphen eignen sich besonders gut zum Modellieren dynamischer Daten und sind daher in Situationen von Bedeutung, in denen dynamische Veränderungen oder zeitabhängige Interaktionen eine wichtige Rolle spielen. Beispiele hierfür sind das Betrachten von Kommunikationsnetzwerken, sozialen Netzwerken oder Netzwerken, deren Interaktionen räumliche Annäherungen modellieren. Das wichtigste Auswahlkriterium für unsere Problemstellungen war, dass sie in Kontexten der Analyse dynamischer Daten wohlmotiviert sind.
Da temporale Graphen mathematisch gesehen komplexer sind als statische Graphen, ist es vielleicht nicht sehr überraschend, dass alle Probleme, die wir in dieser Dissertation betrachten, NP-schwer sind. Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung exakter Algorithmen, wobei wir versuchen FPT-Resultate zu erzielen oder durch spezialisierte Reduktionen zu zeigen, dass das betrachtete Problem NP-schwer auf sehr eingeschränkten Instanzen ist, oder berechnungsschwer im parametrisierten Sinne bezüglich möglichst „großer“ Parameter ist. Im Kontext temporaler Graphen betrachten wir in erster Linie Strukturparameter des unterliegenden Graphen, das heißt des Graphen, den man erhält, wenn man alle Zeitinformationen ignoriert. Allerdings studieren wir auch andere Parameter, zum Beispiel solche, die das Ausmaß der zeitlichen Veränderung eines temporalen Graphen messen. Im Folgenden geben wir einen kurzen Überblick über unsere Problemstellungen und wichtigsten Ergebnisse.
Restless Temporal Paths. Ein Pfad in einem temporalen Graph muss Kausalität oder Zeit respektieren. Dies bedeutet, dass die Kanten, die von dem temporalen Pfad benutzt werden, nicht zu abnehmenden Zeitpunkten erscheinen dürfen. Wir untersuchen temporale Pfade, die darüber hinaus eine maximal erlaubte Wartezeit in allen Knoten haben. Unsere Hauptresultate sind, dass Pfade dieser Art zu finden NP-schwer ist, sogar in sehr restriktiven Instanzen, und dass das Problem W[1]-schwer bezüglich der kreiskritischen Knotenzahl des unterliegenden Graphen ist.
Temporal Separators. Ein temporaler Separator ist eine Knotenmenge, die, wenn sie aus einem temporalen Graph entfernt wird, alle temporalen Pfade zwischen zwei iausgewählten Knoten zerstört. Wir erzielen hier zwei Hauptresultate: Auf der einen Seite untersuchen wir die Berechnungskomplexität des Findens von temporalen Separatoren in temporalen Einheitsintervallgraphen, einer Verallgemeinerung von Einheitsintervallgraphen im temporalen Kontext. Wir zeigen, dass das Problem auf temporalen Einheitsintervallgraphen NP-schwer ist, aber identifizieren eine weitere Einschränkung, die es erlaubt, das Problem in Polynomzeit zu lösen. Auf Letzterem aufbauend entwickeln wir einen FPT-Algorithmus, der eine „Distanz-zur-Trivialität“-Parametrisierung nutzt. Auf der anderen Seite zeigen wir, dass das Finden temporaler Separatoren, die alle ruhelosen temporalen Pfade zerstören, Σ-P-2-schwer ist.
Temporal Matchings. Wir führen ein Modell für Matchings in temporalen Graphen ein, bei dem sich zwei Knoten „erholen“ müssen, nachdem sie zu einem bestimmten Zeitpunkt einander zugeordnet wurden. Das heißt, für eine gewisse Zeit können diese Knoten nicht wieder einander zugeordnet werden. Wir nutzen das Konzept von temporalen Kantengraphen, um zu zeigen, dass das Finden von temporalen Matchings NP-schwer ist, selbst wenn der unterliegende Graph ein Pfad ist.

Temporal Coloring. Wir übertragen das klassische Knotenfärbungsproblem in den temporalen Rahmen. In unserem Modell muss jede Kante in jedem Zeitfenster einer bestimmten Größe mindestens einmal gültig gefärbt sein, also beide Endpunkte eine andere Farbe haben. Wir zeigen, dass dieses Problem schon auf sehr eingeschränkten Instanzen NP-schwer ist – sogar für zwei Farben. Wir beschreiben einfache Exponentialzeitalgorithmen für dieses Problem. Eines unserer Hauptresultate ist, dass diese Algorithmen vermutlich nicht signifikant verbessert werden können.
Temporal Cliques and s-Plexes. Wir stellen ein Modell für temporale s-Plexe vor, das eine kanonische Verallgemeinerung eines existierenden Modells für temporale Cliquen ist. Unser Hauptresultat ist ein FPT-Algorithmus, der alle maximalen temporalen s-Plexe aufzählt, wobei wir eine temporale Variante von Degeneriertheit von Graphen als Parameter benutzen.
Temporal Cluster Editing. Wir stellen ein Modell für Clustereditierung in temporalen Graphen vor, bei dem wir alle „Schichten“ eines temporalen Graphens in hinreichend ähnliche Cluster überführen wollen. Unsere Hauptergebnisse sind zum einen ein FPT-Algorithmus bezüglich des Parameters „Anzahl der Editierungen plus Ähnlichkeit der Cluster“. Zum anderen geben wir eine effiziente Vorverarbeitungsmethode an, welche die Größe der Eingabeinstanz beweisbar so reduziert, dass sie unabhängig von der Anzahl der Knoten der ursprünglichen Instanz ist.

Kiez-Logistik für die letzte Meile. Das Reallabor Distribute

zu Knyphausen-Aufseß, Dodo;Pahl-Weber, Elke;Straube, Frank;Kratzer, Jan — Thu, 19 Nov 2020 00:00:00 +0100

Distribute war ein Projekt von 2017 bis 2020 zur Erprobung von Nutzungsmöglichkeiten für Elektro-Lastenfahrräder in zwei Berliner Innenstadtquartieren, Klausenerplatz-Kiez und Mierendorff-Insel. Ziel des Projekts war es, Transporte mit Autos und Lieferwagen durch elektrisch betriebene Lastenfahrräder zu ersetzen und so den Verkehr in den Quartieren zu entlasten. Das Projekt wurde von zahlreichen Partnern aus Wissenschaft, Kommune und Wirtschaft durchgeführt und testete in einem Reallabor sowohl Lastenrad-Ausleihe als auch Lastenrad-Lieferungen auf der letzten Meile. Akteure aus den Quartieren sollten ihre Ideen und Erfahrungen von Anfang an einbringen und in Ko-Kreations-Formaten optimierte Nutzungsmöglichkeiten für Lastenräder entwickeln.

Artefakte des Entwerfens

Tue, 10 Nov 2020 00:00:00 +0100

Der Tagungsband versammelt Beiträge des 4. Forums Architekturwissenschaft zum architektonischen Entwerfen und seine Artefakte. Die vom Netzwerk Architekturwissenschaft ausgerichtete Konferenz hat im November 2017 an der TU Berlin stattgefunden.
Die Beitragenden zur vorliegenden Publikation fragen nach den epistemischen Potentialen von Skizzen, Renderings, Modellen, Fotografien und Zeichnungen beim Entwerfen von Architektur. Sie folgen allesamt der These, dass Medien im Entwurf nicht nur abbilden, sondern ihrerseits Grundlage weiterer Wissenshandlungen sind. Anhand von Fallbeispielen, die vom Mittelalter bis in die Gegenwart reichen, zeichnen die Texte den besonderen qualitativen Einfluss nach, den ‚das Machen‘ eines Entwurfs am Artefakt für diesen Entwurf hat. Strukturgebend sowohl für die Tagung als auch diese Publikation war der Versuch, theoretische Positionen und die Ergebnisse praktischen Arbeitens – Artefakte – zusammenzubringen:
Die Tagung war verbunden mit einer Ausstellung am Architekturmuseum der TU Berlin, im vorliegenden Band wechseln sich Theoriebeiträge mit text-bildlichen Beschreibungen der gezeigten Artefakte ab.

Mikroplastik im Wasserkreislauf

Ruhl, Aki Sebastian;Jekel, Martin;Dittmar, Stefan — Tue, 03 Nov 2020 00:00:00 +0100

Das interdisziplinäre Forschungsprojekt MiWa widmete sich grundlegenden Fragestellungen zur Analytik und Wirkung von Mikroplastik-Partikeln im Wasserkreislauf. Es wurden Methoden der Umweltprobennahme, der Probenaufbereitung und verschiedene Detektionsverfahren zur Charakterisierung und Quantifizierung von Mikroplastik intensiv untersucht, miteinander verglichen und weiterentwickelt. Öko- und humantoxikologische Untersuchungen dienten dem Zweck, die potenziell von Mikroplastik ausgehende Gefährdung für die aquatische Umwelt und den Menschen zu analysieren und zu bewerten. Eine Harmonisierung und Standardisierung von Methoden der Probennahme, Probenaufbereitung und Mikroplastik-Detektion sind trotz der erheblichen Fortschritte derzeit nur teilweise möglich. Die ökotoxikologischen Studien zeigen zwar die Aufnahme von Mikroplastik-Partikeln durch einige Organismen, jedoch konnte bisher keine schädigende Wirkung nachgewiesen werden. Dabei wurden für eine Auswahl aquatischer Modellspezies sowohl Szenarien direkter als auch indirekter Exposition innerhalb einer Nahrungskette betrachtet. Interaktionen mit menschlichen Modellzellen wurden bislang nur bei Mikroplastik-Partikeln mit Größen weit unterhalb von 1 µm (also Nanoplastik) beobachtet. Eine umfassende Bewertung ist bislang nicht möglich.

Spannungsfeld Fahrzeugantriebe – Gedenkschrift für Prof. Dr.-Ing. Roland Baar

Mon, 02 Nov 2020 00:00:00 +0100

Am 23. Juni 2018 verstarb Prof. Dr.-Ing. Roland Baar, Leiter des Fachgebiets Fahrzeugantriebe der Technischen Universität Berlin. Roland Baar hat sich insbesondere auf dem Gebiet der Aufladung von Verbrennungsmotoren verdient gemacht und brachte darüber hinaus die Forschung rund um den Fahrzeugantrieb voran. Mit seiner Energie und seiner Entschlossenheit war er für alle, die mit ihm arbeiteten, sowohl fachlich als auch persönlich stets eine Inspiration. Um seine Arbeit fortzuführen, haben seine beruflichen und akademischen Weggefährtinnen und -gefährten ihm sowie seinen Forschungsthemen deshalb diesen Band gewidmet.
In dieser Gedenkschrift sind Beiträge versammelt, die sich dem Forschungsfeld Fahrzeugantriebe widmen.
Dieses Themengebiet steht auf Grund der aktuellen Fragestellungen hinsichtlich Klimaschonung, Luftreinhaltung und Nachhaltigkeit im Fokus der gesellschaftlichen Debatte.
Darstellungen der Marktsituation und der sich daraus ableitenden Randbedingungen für die Erforschung und Entwicklung künftiger Fahrzeugantriebe bilden die Grundlage für die folgenden technischen Themen.
Der zunehmende Trend der Elektrifizierung des Antriebsstrangs wird in verschiedenen Beiträgen behandelt. Hier werden die numerische Modellierung alternativer Antriebe sowie die energetische Bewertung verschiedener Antriebskonzepte wie etwa elektro-hybride Antriebe sowie Brennstoffzellenanwendungen diskutiert.

Ein Schwerpunkt des Buches ist die diesel- und die ottomotorische Verbrennung. So wird beispielsweise die Wassereinspritzung für Ottomotoren zur Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrades ausführlich behandelt. Ebenso finden innovative Einspritzkonzepte für Dieselmotoren sowie der Einsatz alternativer, regenerativer Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren Beachtung.

Ein wesentlicher Anteil der Beiträge ist der Aufladung von Verbrennungsmotoren gewidmet – ein Kernthema der Arbeit von Roland Baar. Insbesondere das Verständnis der Energieströme sowie eine Möglichkeit einer verbesserten Modellierung des Aufladeaggregats für die numerische Simulation werden beleuchtet.

Weitere Beiträge decken zusätzlich den Bereich neuartiger Abgasnachbehandlungssysteme zur Reduzierung der Schadstoffemissionen sowie experimentelle Methoden zur deren Untersuchung ab.

Serena Supergreen und der abgebrochene Flügel

Thu, 15 Oct 2020 00:00:00 +0200

"Serena" und "Miteffekt" waren Forschungsprojekte der Technischen Universität Berlin, des Wissenschaftsladen Bonn, des Game Studios the Good Evil und der Technischen Universität Dresden – Psychologie des Lehrens und Lernens und Metall- und Maschinentechnik/Berufliche Didaktik. Das knapp dreijährige Forschungsvorhaben „Serena“ und eineinhalbjährige Anschlussvorhaben „MitEffekt“ wurde von 2015 bis 2019 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Diese Broschüre informiert über die Entwicklung und Evaluation des Serious Games Serena Supergreen und der abgebrochene Flügel und die didaktischen Einsatzmöglichkeiten

Fold Fly Inflate

Wed, 30 Sep 2020 00:00:00 +0200

Die Begrenzung der verfügbaren Ressourcen sowie die wirtschaftlichen und klimatischen Kosten von Energie führen unweigerlich zu leichteren Konstruktionen als notwendigem Mittel zur Verbrauchsreduzierung. In den dokumentierten Workshops „Flying Structures“ und „Fold Fly Inflate“ wurde untersucht und getestet, wie diese leichten Strukturen digital hergestellt werden können und parametrisch unter Verwendung von Laserschneid- und 3D-Drucktechnologie entworfen. Die resultierenden Prototypen wurden in einem kollaborativen Prozess entwickelt.

Herstellung und Eigenschaften von Spritzguss-Formteilen mit 3D-gedruckten Inserts zur lokalen Verstärkung

Klaski, Jens — Wed, 30 Sep 2020 00:00:00 +0200

In der vorliegenden Dissertation wird die Kombination der
Fertigungsverfahren Spritzguss und 3D-Druck untersucht. Es werden einige
Anwendungen für die Verfahrenskombination aufgezeigt, wobei die
Untersuchung der lokalen Verstärkung von Spritzgussteilen im Fokus
steht. Für die Untersuchung der Verstärkung werden Inserts, welche
mittels des Verfahrens Fused Deposition Modeling hergestellt werden, in
einem zur Herstellung von Hybridbauteilen angepassten
Zugprüfstabwerkzeug umspritzt. Dabei wurden Materialien und Geometrien
variiert, um Effekte, Wechselwirkungen und die Grenzen des Prozesses zu
untersuchen.
Die verwendeten Materialien werden hierzu umfassend charakterisiert und
die Fertigungsprozesse näher betrachtet, wobei das Hauptaugenmerk auf
dem Verfahren Fused Deposition Modeling liegt. Dieses Verfahren wird
anhand umfangreicher Recherchen näher beschrieben und durch Versuche
ergänzt.
Es konnte gezeigt werden, dass bei bestimmten Materialkombinationen und
Geometrien Festigkeitssteigerungen bei Hybridbauteilen gegenüber rein
spritzgegossenen Bauteilen erreicht werden können. Jedoch zeigte sich,
dass die Kombination von glasfaserverstärkten Insertmaterial mit
Spritzgießmaterialien aufgrund herausragender Glasfasern zum vorzeitigen
Versagen der Hybridbauteile bei ungünstiger Auslegung führen kann.