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Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Bewertung alternativer Wärmeversor-gungskonzepte für die Feldwebel-Boldt-Kaserne unter Berücksichtigung energe-tischer, wirtschaftlicher und ökologischer Aspekte. Im Rahmen der Untersuchung wurde zunächst die bestehende Wärmeversorgung analysiert und der zukünftige Wärmebedarf auf Grundlage geplanter baulicher Erweiterungen errechnet.
Aufbauend auf dieser Analyse wurden drei Versorgungsvarianten mit unter-schiedlich dimensionierten Geothermiefeldern entwickelt. Die Machbarkeit wurde durch eine geologische Untersuchung und die Vordimensionierung eines Erd-wärmesondenfeldes bestätigt.
Im technischen Variantenvergleich wurden diese drei Wärmeerzeugungskonzep-te mit jeweils unterschiedlichem Anteil an geothermischer Energie und Luft/Wasser-Wärmepumpen dimensioniert, energetisch analysiert und wirtschaft-lich nach VDI 2067-1 bewertet. Grundlage bildeten einheitliche Annahmen zu Investitions-, Betriebs- und Energiekosten sowie zur Nutzungsdauer. Zusätzlich erfolgte eine CO₂-Bilanzierung zur ökologischen Bewertung.
Aus den Ergebnissen geht hervor, dass Variante 2, mit einer ausgewogenen Kombination aus Luft/Wasser-Wärmepumpen-Kaskade und geothermischer An-lage, das beste Verhältnis aus Wirtschaftlichkeit, technischer Umsetzbarkeit und Betriebsflexibilität bietet. Die eingesetzten Systeme können bereits während der Sanierungsphase genutzt werden und benötigen zur Spitzenlastdeckung ledig-lich einen unterstützenden H₂-Gas-Kessel. Auf zusätzliche Übergangstechnolo-gien kann somit verzichtet werden. Während der Übergangsphase übernimmt der H₂-Gas-Kessel zwar temporär über 50 % der Anlagenleistung, im Regelbetrieb liegt sein Anteil an der Jahreswärmearbeit jedoch bei unter 10 %. Durch die in Kapitel 10.2 beschriebenen Optimierungsmaßnahmen lässt sich die Anlagenleis-tung während der Sanierung weiter steigern und der Einsatz des Spitzenlastkes-sels zusätzlich reduzieren.
Nach Abschluss der Sanierung aller Bestandsgebäude und der vollständigen Absenkung der Vor- und Rücklauftemperaturen auf 65/35 °C sollen die Wärme-pumpensysteme die Liegenschaft ganzjährig ohne Unterstützung durch zusätzli-che Heizsysteme versorgen können. In Zukunft kann entschieden werden, ob der H₂-Gas-Kessel weiterhin als Redundanzsystem erhalten bleibt oder perspek-tivisch durch eine zusätzliche Wärmepumpenanlage ersetzt wird.
Insgesamt bestätigt die Untersuchung, dass eine geothermiegestützte Wärmever-sorgung für die betrachtete Liegenschaft sowohl technisch realisierbar als auch wirtschaftlich tragfähig ist.
Der Einfluss der Neutralgasteilchen beim reaktiven Ionenstrahlätzen wurde mit einer Prozessgasmischung bestehend aus CHF3 und O2 anhand optisch relevanter Materialien wie Silizium, Siliziumdioxid und einem Photoresist untersucht. Basierend auf den Arbeiten von Mayer, Barker et al. [1, 2, 3] wurde das Verhältnis zwischen Ionen und Neutralteilchen zu Gunsten der Neutralteilchen durch eine Erhöhung des Kammerdruckes verschoben. Die Druckvariation wurde auf zwei verschiedenen Wegen durchgeführt. Einerseits durch die Erhöhung des pV‐Gesamtdurchflusses in die Quelle (Variante 1) und andererseits durch die Reduzierung der Saugleistung der Turbomolekularpumpen durch die Schieberstellungen (Variante 2).
Für beide Varianten wurden signifikante Einflüsse auf die Abtragsprofile und deren Kenngrößen, wie die Peakätzraten, Peakselektivitäten, Halbwertsbreiten und Volumenätzraten sowie die elektrischen Strahlprofile (z. B. Peakstromdichten, Halbwertsbreiten, Umladung) festgestellt. Der Neutralteilchenanteil während des Prozesses wurde durch die Druckänderungen in beiden Varianten variiert, wobei Variante 1 einen stärkeren Einfluss auf die Abtragsprofile zeigte. In einer weiteren Versuchsreihe wurde die statistische Versuchsplanung genutzt, um den Einfluss der drei Faktoren pV‐Gesamtdurchfluss, Reaktivgaszusammensetzung und Ionenstrom auf den Neutralteilchenanteil und den Ätzprozess zu untersuchen. Änderungen der Peakätzraten konnten gut durch teilweise bekannte Adsorptions‐Desorptions‐Mechanismen beschrieben werden. Gleichzeitig konnten die Literaturergebnisse um optisch relevante Materialien, eine andere Ionenstrahlquellenart, andere Prozessgase, eine Vielzahl an Kenngrößen und das Aufspannen eines ganzen Parameterraums erweitert werden. Insgesamt wurden für die wichtigsten Kenngrößen wie die Peakätzraten, Peakselektivitäten und Volumenätzraten „Response Surface Methodology“‐Modelle erstellt. Aus diesen geht hervor, dass die Substrat‐Ätzraten insbesondere durch einen hohen Neutralteilchenanteil (Kammerdruck), einen hohen Ionenstromsowie einematerialspezifische Reaktivgasmischung gesteigert werden können. Die Selektivitäten weisen dagegen bei einem mittleren Neutralteilchenanteil, niedrigen Ionenströmen sowie bei hohen CHF3‐Anteilen im Prozessgasgemisch hohe Werte auf.
Die wirtschaftliche Kalkulation von Dosieranlagen im wasserwirtschaftlichen Anlagenbau ist mit zahlreichen Unsicherheiten behaftet. Dies gilt insbesondere für Projekte im kommunalen Umfeld, wie etwa Kläranlagen oder Wasserwerke, bei denen die Einhaltung technischer und gesetzlicher Anforderungen (z.B. zur Phosphorelimination infolge strengerer Abwasser-richtlinien) einen hohen Einfluss auf den Planungs- und Angebotsprozess haben.
Ziel dieser Diplomarbeit ist es, ein methodisches Konzept zur Kalkulation von Dosieranlagen zu entwickeln, das wirtschaftliche Risiken frühzeitig erkennt und in die Preisgestaltung integriert.
Zur Entwicklung des Konzeptes werden zunächst die typischen Einflussfaktoren im Kalkulationsprozess erfasst und mit Hilfe einer Risikomatrix hinsichtlich ihrer Wahrscheinlichkeit und Auswirkung auf die Angebotskalkulation bewertet. Darauf aufbauend erfolgt eine wirtschaftliche Betrachtung in Form einer ABC-Analyse zur Priorisierung kostenrelevanter Komponenten dient. Zusätzlich wird eine Sensitivitätsanalyse angewendet, um die Auswirkungen voraussichtlicher Preisänderungen in der Ausführungsphase zu quantifizieren.
Die Untersuchung zeigt, dass der Hauptteil der kalkulatorischen Unsicherheit durch wenige kostenintensive Komponenten verursacht wird. Durch die Kombination der genannten Methoden, kann die Angebotskalkulation risikobezogen durchgeführt werden. Ergänzend wird dazu ein Konzept vorgestellt, welches auch projektbezogene Faktoren berücksichtigt, um sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die Wettbewerbsfähigkeit eines Angebotes sicherzustellen. Damit wird eine fundierte Grundlage für eine praxisnahe und risikoorientierte Kalkulationsstrategie im Anlagenbau geschaffen.
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines automatisierten Analyseverfahrens zur Untersuchung laserinduzierter Hautgewebeschädigungen. Hierfür wurde ein Bildsegmentierungsmodell auf Basis der U-Net-Architektur implementiert und zur Detektion sowie Quantifizierung von Gewebeschädigungen eingesetzt. Die Datengrundlage bilden experimentell erzeugte Hautgewebeschädigungen, bei denen Leistung, Frequenz und Strahldurchmesser variiert wurden, um unterschiedliche Schädigungsgrade zu erzeugen. Neben der Analyse energierelevanter Schwellwerte lag der Schwerpunkt auf der Optimierung der Segmentierungsgenauigkeit durch den Vergleich von Mehrklassen- und Binärsegmentierungsansätzen unter Einbindung verschiedener Verlustfunktionen und Backbones. Die Ergebnisse zeigen, dass durch den Einsatz eines vortrainierten ResNeXt50-Backbones in Kombination mit der CCE\_Dice-Verlustfunktion die besten Segmentierungsgenauigkeiten erzielt werden konnten. Die Mehrklassensegmentierung erwies sich aufgrund des kombinierten Lernansatzes beider Schädigungsgrade als besonders vorteilhaft für die Erkennung der komplexeren, leichteren Schädigungen. Darüber hinaus wurde die Generalisierbarkeit des Modells anhand modifizierter Bilddaten validiert, wobei sich das Verfahren insbesondere bei stärkeren Schädigungen als robust und zuverlässig erwies. Die entwickelte Methode leistet somit einen Beitrag zur objektiven und automatisierten Analyse von Gewebeschädigungen und bietet Potenzial für den Einsatz in der medizinischen Diagnostik zur Entlastung von Fachpersonal.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der strömungstechnischen Analyse und Optimierung des Kühlkonzepts eines Hochvolt-Kontaktierungssystems. Speziell wird das Konzept auf eine gleichmäßige Kühlung, den abgestrahlten Schall und die sich einstellenden Druckverluste untersucht.
Die simulierten Ergebnisse werden durch Experimente auf einem Prüfstand validiert. Unter Verwendung der validierten Daten werden vier Verbesserungsvorschläge erstellt und simuliert, wobei zwei Vorzugsvarianten ausgewählt werden, die anschließend erneut getestet und validiert werden. Um die Arbeit auf dem Prüfstand zu erleichtern und die benötigte Simulationszeit zu kürzen, wird anstelle der Geometrie des gesamten Kühlkonzepts die eines kleineren Ersatzmodells untersucht. Erkenntnisse aus der Analyse des Kühlkonzepts sind unter anderem, dass eine gleichmäßige Kühlung vorliegen sollte und es konnte ein Zusammenhang zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und dem abgestrahlten Schall sowie sich einstellenden Druckverlusten festgestellt werden.
Anhand der Erkenntnisse konnte ein Produktionsfehler im Innengehäuse festgestellt werden, weswegen sich das Fertigungsverfahren als ungeeignet für die bestehende Geometrie zeigt. Die konstruierten Verbesserungsvorschläge weisen laut der Simulation sowohl eine geringere Schallabstrahlung als auch geringere Druckverluste auf. Dies konnte jedoch nicht erneut validiert werden, da erneute Produktionsfehler vermutet werden.
Die Ansprüche der Kunden an die Fahrzeuge steigen stetig. Im Vordergrund des Bewusstseins der Kundschaft stehen nicht mehr nur technologische Faktoren, Komfort und Sicherheit. Vielmehr polarisiert jetzt der Preis der Fahrzeuge zunehmend den gesellschaftlichen Diskurs. Mitursächlich sind die finanziellen Unsicherheiten, die ihrerseits auf den zurückliegenden Krisenjahren fußen. Die finanziellen Unsicherheiten erfassten im Jahr 2024 schließlich auch die Automobilindustrie. Sinkende Absatzzahlen bei gleichzeitig steigenden Kosten führen bei vielen Herstellern zu einem Sparkurs.
Um den Preis von Automobilen zu senken, müssen auch die Kosten für deren Entwicklung und Produktion reduziert werden. Ziel dieser Diplomarbeit ist es, mittels des hier entwickelten Prüfstands, dazu beizutragen, dass sich die Entwicklungs- und Erprobungskosten verringern. Prüfstände bieten eine sehr hohe Genauigkeit in der Umsetzung der Anforderungen und ermöglichen somit eine hohe Vergleichbarkeit zwischen Versuchsreihen, z.B. in verschiedenen Entwicklungsständen. Sie können genutzt werden, um entsprechende Komponenten zu verbessern, aber auch zur Validierung von Simulationsdaten. Des Weiteren ermöglichen die Prüfstände eine kostengünstigere Erprobung der Komponenten einer Fahrzeugachse, als es derzeit der Fall ist.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Optimierung einer Solar-Luftkollektoranlage zur Unterstützung der Heizungsanlage einer Werkhalle der Firma richter & heß in Chemnitz. Ziel ist es, ungenutzte Wärmepotentiale zu identifizieren und durch geeignete Konzepte nutzbar zu machen, um den Einsatz fossiler Brennstoffe zu reduzieren.
Im Rahmen der Untersuchung werden die Grundlagen zur Speicherung und Nutzbarmachung von Abwärme betrachtet. Anschließend wird ein Kollektormodell erarbeitet, welches die Wärmeabsorption unter Berücksichtigung von Witterungs- und Nutzungsbedingungen beschreibt. Simulationen werden unter Einbeziehung der Daten des Testreferenzjahres für den Standort durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen Menge und Temperaturniveau der genutzten und auskoppelbaren Wärme auf. Konzepte zur verbesserten Nutzung und Auskopplung der Wärme werden diskutiert und einer wirtschaftlichen Analyse unterzogen. Die gewonnen Erkenntnisse bieten einen Beitrag zur nachhaltigen Wärmeversorgung.
Volatile organic compound (VOC) analysis of exhaled breath is highly promising for non invasive medical diagnosis. In this paper, we present the design of a software system for the classification of gases through the combination of Internet of Things (IoT)
technologies, machine learning (ML), spectrometry, and metal oxide (MOX) sensors. Although the hardware elements were pre-existing, we present the software implementation that allows for the efficient and reliable detection of respiratory gases, which can be extended to the detection of disease-specific biomarkers.
Although the physical sensing platform is currently on a single device, Internet Of Things (IoT) principles were embedded in the software architecture to deliver future scalability, remote monitoring, and integration with larger healthcare systems—enabling distributed data collection and centralized analysis required for widespread clinical adoption. The implemented software solution consists of two components: a web application with a redesigned interface and Python-based backend software enabling secure real-time processing. Despite the fact that there are no real VOC measurements yet, the system shows the potential for measuring gas concentration effectively.
Additional development will cover measurement of mixture gases to establish more realistic conditions and enhance the precision of ML models. Future development will focus on the combination of the most beneficial features of both software components, expanding real-time data processing, and refining measurement accuracy with advanced software algorithms. This research work provides the software framework necessary for innovative, non-invasive respiratory diagnostic techniques that can be utilized for early disease detection in the future.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines Linux-Treibers für einen Chip, welcher einen I²C-Bus über den One-Wire-Bus bereitstellt und Befehle in einem Sequenzer speichern kann.
Dazu werden Anforderungen gestellt, welche sich aus der Projektspezifikation ableiten.
Mögliche Implementierungen werden zunächst theoretisch verglichen und anschließend als Bibliothek und Kernel-Treiber implementiert.
Bei der Implementierung des Treibers werden dabei zwei Varianten - mit und ohne optimierte Allokationslogik des Sequenzer-Speichers - unterschieden.
Die Bibliothek und die beiden Konfigurationen des Treibers werden hinsichtlich ihrer Laufzeit empirisch betrachtet und verglichen.
Außerdem wird der Erfüllungsgrad der Anforderungen durch die Treiber-Implementierung bewertet.
Im Ergebnis zeigt sich, dass die Implementierung als Kernel-Treiber mit optimierter Speicher-Allokationslogik einen deutlichen Vorteil in der Laufzeit aufweist.
Diese Arbeit untersucht den Einfluss einer gerichteten Elektrolytströmung auf das plasmaelektrolytische Polieren (PeP). Ziel ist es, die Auswirkungen auf Materialabtrag, Oberflächenrauheit, Glanz sowie die Ablagerungen von Reaktionsprodukten zu analysieren. Dazu wurden Edelstahl‐ und Aluminium‐Proben unter Variation von Strömungsgeschwindigkeit, Düsenabstand und Polierzeit behandelt. Zusätzlich wurde eine komplexe Probengeometrie mit unterschiedlichen Spaltbreiten betrachtet, um den Einfluss der Strömung auf schwer zugängliche Bereiche zu beurteilen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine gerichtete Elektrolytströmung den Materialabtrag signifikant steigert und die Oberflächenrauheit deutlich schneller reduziert. Zudem wird der Glanz der behandelten Oberfläche gesteigert. Besonders vorteilhaft erweist sich bei der komplexen Geometrie eine senkrechte Spaltausrichtung in Kombination mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit.
Darüber hinaus beeinflusst die Strömung die sichtbaren Ablagerungsrückstände, die insbesondere bei Aluminium‐Proben auftreten. Eine gleichmäßige Beströmung der kompletten Probe reduziert diese Ablagerungen sichtbar. Die Untersuchung bestätigt, dass eine gezielte Elektrolytströmung die Effizienz des PeP‐Prozesses steigert und zur Optimierung von Metalloberflächen in technischen und medizinischen Anwendungen beitragen kann.