Physikalische Technik, Informatik
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In der vorliegenden Arbeit ist ein Messplatz zur Eigenspannungsbestimmung gekrümmter Dünnschichten erstellt worden. Es wurden nichtinvasive Messmethoden zur Eigenspannungsbestimmung gesammelt und auf Tauglichkeit für die gewünschten amorphen oder teilkristallinen Dünnschichtproben analysiert. Dünnschichten wurden mittels der Bogen -Plasma erweiterten chemischen Gasphasenabscheidung (arcPECVD) beschichtet und bezüglich der Eigenspannungen charakterisiert. Druckspannungen sind festgestellt worden.
In der vorliegenden Arbeit wird ein von der Firma Eco ice Kälte GmbH neuentwickelter Wärmeübertrager, welcher zur Regasifizierung von LNG und der Bereitstellung der daraus nutzbaren Kälte dient, beschrieben und untersucht. Der Eco ice-Wärmeübertrager inklusive Versuchsstand mit Messeinrichtung und SPS, ist in eine LNG-Satelliten-Anlage integriert, die sich auf dem Gelände der Eco ice Kälte GmbH befindet. Gegenstand der Untersuchung ist die Bilanzierung und Auswertung von Versuchsbetrieben. Die Analyse der physikalischen Eigenschaften des LNG zu Beginn der Arbeit zeigt auf, dass das überwiegend aus Methan bestehende LNG bei Temperaturen bis zu -161,5 °C im flüssigen Zustand vorliegt. Hierdurch zeigt sich das große Kältepotential, was das LNG in sich birgt. Die zu Beginn allgemeine thermodynamische Analyse beschreibt, mittels einem log p-h Diagramm, welches in der Kältetechnik zur Anwendung kommt, zunächst den Prozessablauf der Regasifizierung des LNG. Hierdurch konnten die wesentlichen energetischen Zustandsgrößen wie Enthalpien und Temperaturen ermittelt werden, welche zur Bilanzierung des Eco ice-Wärmeübertragers benötigt werden. Unter Zuhilfenahme einer Modellvorstellung und festgelegter Randbedingungen wurden im Anschluss die Wärmeströme der Ausgangssituation bilanziert. Die Ermittlung der Ausgangssituation ergab dabei ein theoretisches Kältepotential des LNG von 1 kW bis 3,3 kW bei LNG-Massenströmen von ca. 7,9 kg/h bis 23,5 kg/h. Die Beschreibung des Versuchsaufbaus und des Anlagenbetriebs veranschaulicht die wesentlichen Bauteile und das Verhalten der Versuchsanlage. Dabei wurde insbesondere auf die einzelnen Betriebszustände eingegangen, die sich, durch die in die Versuchsanlage integrierten Kälteverbraucher, maßgeblich unterscheiden. Durchgeführte Versuche lassen erkennen, dass die Werte der theoretischen Analyse zum Teil erreicht werden können. Die Versuche zeigten dabei einen Leistungsbereich der er-brachten Kälteleistung von 0,6 kW bis 4,4 kW, bei LNG-Massenströmen von ca. 8,3 kg/h bis 28,8 kg/h, auf. Dabei wurde festgestellt, dass der Prozess der Regasifizierung mit Verlusten in Form von Wärmeeinträgen behaftet ist, die sich in Abhängigkeit von den Umgebungstemperaturen, den Prozesstemperaturen wie die des LNG und des Therminols (Kälteträger des Nutzerkreislaufes), den Rohrleitungslängen, den gewählten Dämmschichtdicken und den Dämmeigenschaften des gewählten Dämmmaterials einstellen. Durch die auftretenden Verluste, die je nach Betriebsbedingungen in etwa um ca. 400 W betrugen, stellten sich Anlagenwirkungsgrade (Verhältnis zwischen erbrachter Kälteleistung und durch das LNG aufgenommener Wärmeleistung) von 70 % bis 95 % während der Versuche ein. Ebenso konnte gezeigt werden, dass diese Anlagentechnologie für die Bereitstellung von Klimakälte (ca. 10 °C), Normalkälte (ca. 0 °C) und Tiefkälte (bis zu -50 °C). Die in der Arbeit erwähnten Optimierungsvorschläge, wie die Wahl und Lage der Tempera-turmesseinrichtungen, die Anlagenkonzipierung, die Auswahl der Therminol-Pumpe und die Ausführung der Dämmung, tragen zu einer genaueren Erfassung der Betriebsparameter und Bilanzierung und zur Verringerung der Verluste bei. Eine Analyse der überschlägig ermittelten spezifischen Kälteverluste gemäß VDI, kann für den späteren Gebrauch der Anlage zur Abschätzung der zu erwartenden Kälteverluste genutzt werden. Die Wirtschaftlichkeitsberechnung, welche mittels der Annuitätenrechnung gemäß VDI 2067 durchgeführt wurde, bestätigt, dass unter bestimmten Voraussetzungen (geeignete Wahl der Abschreibungsdauer / Betrachtungszeitraum, zu erbringende Kälteleistung) das Konzept der Kälterückgewinnung sich wirtschaftlich abbilden lässt.
In der vorliegenden Arbeit werden der Stickstoff- und Schwefelhaushalt auf rekultivierten Kippenböden charakterisiert und mit einem natürlichen Ackerboden ähnlichen Charakters verglichen, um die Brisanz von hohen Stofffrachten und der Kontamination zu verdeutlichen. Dabei wird zuerst auf die Entstehung der Kippenböden und den nachfolgenden sauren Verwitterungsprozessen nach der Verkippung eingegangen. Die Untersuchung findet anhand von insgesamt acht Lysimetern mit landwirtschaftlicher Bewirtschaftung statt, die in das Messprogramm der Lysimeterstation in Brandis eingebunden sind. Bei der Messwertdiskussion werden mittels des Saldos und der Auswaschung am Lysimeterauslauf ausgewählte Elemente im Boden- und Sickerwasser der Lysimeter mit Kippenboden im zeitlichen und im Tiefenverlauf beleuchtet und mit dem Lysimeter mit natürlichem Boden verglichen. Auf den Stoffen Stickstoff, Schwefel, Eisen, Aluminium sowie den beiden Schwermetallen Nickel und Kupfer liegt dabei der Beobachtungsschwerpunkt. Abschließend wird gezeigt, dass die großen Stofffrachten an Schwefel, Eisen und Schwermetallen als Folge des Pyritverwitterungsprozesses ein nachhaltiges und bedenkliches Umweltproblem darstellen. Die Stoffe werden mit dem Sickerwasser bei niedrigem pH-Wert ins Grundwasser und nachfolgend in Oberflächengewässer eingetragen. Weiterhin wurde herausgearbeitet, dass die Sanierung der Böden durch oberflächliche Bewirtschaftung keinen Einfluss auf den Verwitterungsprozess in größerer Tiefe hat. Ferner wurde ausgeführt, dass bei der Betrachtung des Stickstoffs eine Düngung über den Bedarf der Pflanzen hinaus zur Auswaschung der Nährstoffe in den Untergrund führt. Ein letzter Aspekt ist das Inkrafttreten der europäischen Wasserrahmenrichtlinie, die ab 2015 einen guten Zustand von Gewässern in Qualität und Quantität fordert. Diese Ziele wurden in der betrachteten Region durch die Verwitterungsprozesse nicht erreicht, was den Druck zur Erforschung und Umsetzung von Sanierungsmaßnahmen erhöht.
Wasser ist die Voraussetzung für die Entstehung von Leben auf der Erde und somit eine der wichtigsten Ressourcen unseres Planeten. Um die Ressource Wasser auch in Zukunft weiterhin nutzen zu können, wird die Aufbereitung und Wiederverwertung von verschmutzten Wasser unabdingbar bleiben. In der vorliegenden Arbeit sollen die Betriebsparameter festgelegt und die Automatisierung für eine Verfahrenskombination für chemie- und biologiefreie Grauwasserbehandlungsverfahren verbessert werden. Dazu wurde im Vorfeld ein Demonstrator mit innovativer Fest-Flüssigtrennung, keramischer Membrantechnologie und photokatalytischen Oxidationsverfahren entwickelt. Die verschiedenen Reinigungsstufen wurden mit Hilfe von synthetischen und realen Grauwasser auf Reinigungsleistung und Reinigungsdauer getestet. Auf Grundlage dieser Ergebnisse konnte eine optimierte Ablauf-steuerung entwickelt werden. Die Grobfiltration mit Filterbeuteln mit einer Porengröße von 10 µm konnte die Anforderungen erfüllen. Die geplante Durchflusszeit, von 4,7 Minuten pro 100 Liter, konnte bei den erwarteten Rückhaltewerten problemlos erfüllt werden. Bei der Membranfiltration wurden die erwarteten Rückhaltewerte nicht vollständig erreicht. Die Trübung konnte zwar um 93,3 bis 99,9 % reduziert werden, doch die Messwerte für den chemischen Sauerstoffbedarf betrugen im Permeat 47,3 bis 101,0 mg/l. Durch diese hohen Konzentrationen konnten in der nachfolgenden Photokatalytischen Oxidation keine energieeffizienten Ablaufzeiten erzielt werden. Der chemische Sauerstoffbedarf konnte zwar auf 3,74 bis 4,26 mg/l reduziert werden, aber die Ablaufzeiten betrugen dabei bis zu 345,7 Stunden pro 200 Liter Grauwasserpermeat. Die Ammoniumkonzentration betrug nach der Photokatalyse 2,43mg/l. Im nachfolgenden Ionenaustauscher konnte die enthaltene Ammoniumkonzentration unter den Grenzwert der Trinkwasserverordnung reduziert werden. Eine Aussage darüber, ob das behandelte Wasser Trinkwasserqualität aufweist, konnte nicht getroffen werden. Die Gesamtdurchflusszeit betrug bis zu 512 Stunden und lag damit deutlich über den erwarteten Werten.
Erkennung der relativen Position eines Fahrzeuges zum Fahrstreifen mittels Frontkamera-Bilder
(2017)
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Ermittlung der Position eines Fahrzeugs relativ zur Straße bzw. der eigenen Fahrspur auf der Basis von Bilddaten. Das Videomaterial wird von einer nach vorn gerichteten GoPro4-Kamera aufgenommen, die auf dem Dachgepäckträger des Fahrzeugs montiert ist. Diese Rohdaten werden zunächst für die Weiterverarbeitung aufbereitet. Danach werden verschiedene Ansätze zur Erkennung der Fahrstreifen getestet und gegeneinander aufgewogen. Unter der Nutzung des Oberflächenframeworks Qt 5.7 und der Bildverarbeitungsbibliothek OpenCV wird eine Software entwickelt, welche auf Basis des aufbereiteten Videomaterials eine Fahrspurerkennung ermöglicht. Die analysierte Straßengeometrie kann dabei für die Weiterverarbeitung abgespeichert werden. Dadurch wird unter anderem ermöglicht, dass die Fahrstrecke für einen Fahrsimulator virtuell nachgebildet werden kann.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der grundlegenden Frage, welche Möglichkeiten heutige Technologien zur Erstellung eines naturgetreuen Abbildes eines Knochens bieten. Da- bei ist nicht nur die Anatomie des Knochens entscheidend, sondern auch seine mechanischen Eigenschaften bei einer Belastung. Die moderne Technik ermöglicht es, Aufnahmen des Kno- chens in hoher Qualität zu erzeugen, dabei werden aber nicht zwingend die biologischen und mechanischen Eigenschaften betrachtet. Mit zweidimensionalen Bildaufnahmen und Software- unterstützung werden dreidimensionale virtuelle Modelle erstellt. Diese können anschließend realitätsnah mittels generativer Fertigungsverfahren erstellt werden. Jedes Verfahren bietet un- terschiedliche Möglichkeiten mit einer Vielzahl an Materialien. Diese Verfahren und das Vor- gehen bis zu einem dreidimensionalen Modell der Fibula sollen hier verglichen und erläutert werden. Augenmerk liegt dabei in der biomechanischen Korrektheit des Modells, da diese für einheitliche Tests neuer Implantate Verwendung finden. Das Ergebnis ist eine Auswahl an ver- schiedenen Ansätzen zur Erstellung eines biomechanisch korrekten Fibulamodells.
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Auswertung von elektromyografischer Messdaten die unter definierten Bedingungen aufgenommen wurden. Die Elektromyografie dient zur Messung von Muskelbeanspruchungen bei der Ausführung einer Bewegung. Dabei soll eine Analyse von einfachen und alltäglichen Bewegungen stattfinden, hier das aufstehen und hinsetzen. Mit großem Interesse wird einerseits das zeitliche Einsetzen der unterschiedlichen Muskelgruppen verfolgt. Ebenso interessant ist die Feststellung einer gewissen Reproduzierbarkeit der Aktivitätsverteilung der einzelnen Muskeln. Die Erkenntnisse können als Grundlage für eine funktionale Muskelstimulation dienen, die in einem Brain-Computer-Interface zur Therapie Querschnittgelähmter Menschen umgesetzt werden könnte.
In dieser Arbeit wurden Fitnesstracker ausgewählter Hersteller auf ihre Funktion und Genauigkeit getestet. Das Ziel war hierbei, ob handelsübliche Fitnesstracker für Belastungsuntersuchungen in der Arbeitswelt zum Einsatz kommen könnten. Darauf wurde speziell ein Augenmerk auf die Messung der Vitalparameter gelegt. Dafür wurden Modelltestszenarien entwickelten, um verschiedene Arbeitsbelastungen nachzustellen. In einer ersten Testmessung wurden Fitness-Wearables wurden zusammen mit Medizinprodukten eingesetzt, um diese miteinander referenzieren zu können. Dabei konnten schon erste Aussagen über die Fitnesstracker getroffen werden.
Die Firma Hesto-Med ist ein Fachhändler, Dienstleister und Hersteller für und von Medizin-technik. Eine Service-Analyse offenbarte Prozessdefekte und Unterschiede zwischen den Standorten des Unternehmens. Daher wurde entschieden ein gemeinsames Servicekonzept zu entwickeln, um die Servicequalität zu verbessern. Als Schwerpunkte dieser Arbeit wurden Dokumentation, Prozessmanagement und Softwarenutzung im innendienstlichen Service fest-gelegt. In diesen Bereichen sollten Modelle entstehen, die zur Annäherung der Standorte und Vermeidung von Schwachstellen führen. Überarbeitete Handlungsvorschriften, softwareseiti-ge Anpassungen und neue Prozessdefinitionen waren dabei Inhalte der Lösungsvorschläge. Daraus ergab sich eine Maßnahmensammlung für alle relevanten Teilprozesse. Unter Einbe-ziehung der Entscheidungsträger des Unternehmens wurde sich im Anschluss auf umzuset-zende Konsequenzen geeinigt. Ergebnis war ein standortübergreifendes Gesamtkonzept mit optimierter Prozessstruktur, dessen Realisierung die folgenden Handlungen bestimmen wird. Endgültige Bewertungen der Ergebnisse können erst nach dem Praxistest erfolgen.
Unnoticed by many, a congenital cardiac anomaly is in existence, which can be found in over a quarter of the total population. It is associated with the occurrence of strokes, migraine with and without an aura and feelings of faintness.This refers to the atrial septal defect (ASD) or one of its forms, the patent foramen ovale (PFO). Eventhough this illness, depended on the manifestation, can remain without any symptoms, it should still be considered to treat the condition, to prevent possible complications in a higher age. In recent years, based on several studies, a closure of ASDs and PFOs has been established as the preferred approach and is therefore increasingly replacing the medicinal treatment. In the context of this Master
In the scope of this thesis a novel minimal invasive medical device was developed and manufactured. It is used to treat mitral regurgitation, which is one of the most common cardiovascular diseases. It prevents a perfect closure of the mitral leaflets and causes blood to flow back and cause different symptoms, from dyspnea to sometimes death. For this purpose, two versions of new treatment devices were developed that suture the Mitral valve leaflets together resulting in a better closure. Various state of the art Software and machines were used to design and manufacture the Prototypes. This thesis provides the basis of putting those devices onto the Market and to help physicians and patients with an easier treatment and faster recovery time.