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Akustik und Textildesign
(2023)
Bis vor einigen Jahren wurde der Thematik der Akustik im Bauwesen oder im Design nur wenig Relevanz beigemessen. Heute wird diesem Gebiet, mit Recht, immer mehr Aufmerksamkeit zuteil.3 Studien belegen den Einfluss von akustischen Reizen für die menschliche Gesundheit. Eine dauerhaft zu hohe Schallbelastung kann zu Konzentrationsverlust, Kopfschmerzen, Reizbarkeit und Schlaflosigkeit führen.
Die Konzeption Sonus der Masterarbeit Akustik und Textildesign ist ein komplexes System aus bauphysikalischen Maßnahmen, individuellen Bedürfnissen der Nutzenden und daraus resultierenden psychoakustischen Anpassungen der Umgebung. Um die Wünsche der Kinder mit in die Gestaltung einzubeziehen, wurde repräsentativ eine Umfrage mit 26 Schülern und Schülerinnen der 3. Klasse der EGS durchgeführt. Diese Arbeit verknüpft die Bestandteile des Gegebenen, des Gewünschten und des Notwendigen zu einem Leitfaden für ein angenehmes Raumklima in der Mensa der Evangelischen Grundschule Schneeberg.
Level crossings represent high risk for both rail and road users due to the severe consequences of any possible accident. Between 2011-2020, a total of 1602 accidents occurred at level crossings in Germany and resulted in 344 fatalities. Therefore, elimination of accident risk through consolidation of level crossings becomes a priority. However, due to the scarcity of financial resources in comparison to the high costs that level crossings consolidation or safety upgrade projects require, there is a need for the creation of tools that prioritize the level crossings for consolidation projects based on several criteria that is not related to safety only but to social, economic and environmental aspects as well. Such tool would be particularly useful for authorities and decision-makers in Germany to improve the resource allocation process and increase overall safety at German level crossings. In this project, the level crossing prioritization and consolidation models that are applied all over the world are reviewed and analyzed to benefit from the international experiences in this field. Additionally, a literature review to determine the most influencing factors on level crossing safety was performed. After that, a points-based priority score for German level crossings was developed based on analytic hierarchy process (AHP) methodology after a pairwise comparison survey was conducted to a selected level crossing group of experts. The developed model assigns a priority score from 1000 points to each level crossing. Crossings could be ranked according to their priority for consolidation and safety upgrade based on the points received as crossings with the highest priority score have a higher priority for elimination.
Blendwerk
(2015)
Im Rahmen meiner Masterarbeit habe ich mich mit der Wahrnehmung von Bekleidung, unter besonderer Berücksichtigung der verschiedenen Textildruckverfahren, auseinandergesetzt. Die aus der Analyse der Anwendungsbeispiele gewonnenen Erkenntnisse waren Grundlage und Orientierung im Designprozess meiner Abschlusskollektion Blendwerk.
Diese Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines autonomen Forschungsmodellfahrzeugs im Maßstab 1:10 auf der Basis eines RC-Modellautos.
Hauptziel ist die Schaffung eines leicht bedienbaren Systems, das weitere Entwicklungen im Bereich der Fahrerassistenzsysteme und des autonomen Fahrens ermöglicht. Als Ausgangspunkt dient ein konventionelles Modellfahrzeug, das mit einer Kamera, LiDAR, einer Trägheitsmesseinheit und weiteren Sensoren ausgestattet ist. Ein detaillierter Leitfaden für den Nachbau des Systems ist ebenfalls Bestandteil dieser Arbeit.
Die Masterarbeit umfasst Marktanalysen, Komponentenrecherche, Konzepterstellung und die Entwicklung der Funktionen sowie deren prototypische Umsetzung und Erprobung. Das Endprodukt ist ein akkubetriebenes, autonomes Modellfahrzeug, das die Grundlage für zukünftige Forschungen in einem abgegrenzten Bereich darstellt.
Die Masterarbeit gibt einen Einblick in die Entwicklung einer selbstheilenden und fehlertoleranten Software.
Ziel der Masterarbeit war es, ein Konzept zu erstellen und einen Prototyp eines selbstheilenden und fehlertoleranten Systems zu implementieren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wichtige Konzepte wie reaktive Systeme, Actor Model und Fehlertoleranz-Patterns berührt. Auf der Grundlage der Analyse und praktischen Anwendung der oben genannten Begriffe wurden ein Konzept und ein Prototyp eines sich selbstheilenden und fehlertoleranten Systems entwickelt. Daraus kann geschlossen werden, dass das Ziel der gesamten Arbeit erreicht worden ist.
Diese Arbeit befasst sich mit der Herstellung und Charakterisierung von TiN/AlN-Multischichten. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Untersuchung der thermischen Stabilität der Schichten.
Die Erzeugung der Schichtsysteme erfolgt mittels reaktivem RF-Magnetronsputtern in der Beschichtungsanlage LA 250 S (Fa. Von Ardenne). Es werden zwei Typen von Multischichten hergestellt: Typ 1 mit Periodendicken d = 14,1 nm…15.9 nm und Typ 2 mit Periodendicken dP = 4,44 nm…5,35 nm.
Um die thermische Stabilität zu untersuchen werden die Proben bei unterschiedlichen Temperaturen im Bereich von 170 °C…800 °C unter Stickstoffatmosphäre getempert.
Zur Charakterisierung der Schichtsysteme wird neben der Röntgenreflektometrie (XRR) die Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) verwendet. Dabei dient die XRR zur Bestimmung der Dichte und Schichtdicke, respektive Periodendicke der Schichten. Die XPS liefert währenddessen Aussagen zur Schichtzusammensetzung.
Die Untersuchungen zeigen eine thermische Stabilität der Multischichten für Temperaturen bis 700 °C hinsichtlich ihrer Multischicht-Struktur. Bei einer Temperatur von 800 °C bleiben die Multischicht-Strukturen jedoch nicht erhalten.
Das Erheben von Anforderungen ist der Ausgangspunkt eines jeden Softwareentwicklungsprojektes. Die richtigen Anforderungen zu erheben und in geeigneter Weise im gesamten Entwicklungsprojekt verfügbar zu machen, ist oftmals ein entscheidender Faktor dafür, ob ein Projekt erfolgreich wird oder nicht. Um die richtigen Anforderungen erheben zu können, wird ein systematischer Prozess benötigt. Die vorliegende Arbeit zeigt, wie ein solcher Prozess aussehen kann. Dabei wird auf wesentliche Schritte des Prozesses sowie auf die im Prozess erhobenen Artefakte und deren inhaltlicher Gestaltung eingegangen. Es wird weiterhin gezeigt, wie die gewonnenen Kenntnisse in einem konkreten Projekt angewandt wurden. Ferner wird der Prototyp eines Werkzeugs vorgestellt, das die erarbeiteten Kenntnisse nutzt und für die Verwaltung von Anforderungen in einem Projekt eingesetzt werden kann.
Auswertung und Vergleich von 3D-µCT-Datensätzen von Titanimplantaten aus einer in vivo-Studie
(2023)
In dieser Masterarbeit lag der Schwerpunkt auf dem Vergleich von Titanimplantaten, die mittels unterschiedlichen Herstellungsmethoden (konventionell vs. additiver Fertigungstechnologien wie EBM und SLM) produziert wurden. Das Hauptinteresse galt dabei ihrem Einwachsverhalten bzw. der Osseointegration in den Knochen im Vergleich zu den Kontrollmaterialien. Titan und seine Legierungen sind für ihre herausragende Biokompatibilität, mechanische Robustheit und Korrosionsresistenz bekannt und daher erste Wahl als metallische Biomaterialien im Schädelbereich, Orthopädie und Zahnmedizin. Obwohl die AM-Technologien zur Titanverarbeitung wegen ihrer Kosten zunächst zurückhaltend eingesetzt wurden, haben sich Ansätze wie SLM und EBM in der biomedizinischen Forschung etabliert, vor allem durch die Möglichkeit, maßgeschneiderte komplexe und ggf. poröse Strukturen für das Knochenwachstum zu schaffen. Weil jedes AM-Verfahren seine spezifischen Vorteile und Grenzen hat, zielte diese Arbeit darauf ab, die verschiedenen Methoden in Bezug auf ihre Osseointegration zu vergleichen. Im Ergebnis zeigte sich, dass alle untersuchten Implantate als Knochenersatz gut geeignet sind. Allerdings überzeugten in dieser Studie die CNC-gefrästen Implantate am meisten. Doch unter Einbeziehung der Vorzüge additiver Techniken könnten SLM-gefertigte Implantate an Relevanz gewinnen.
Die histomorphometrische Analyse hat verdeutlicht, dass BIC und BID essenzielle Indikatoren zur Bewertung von Implantaten sind, wobei deren Kombination eine vertiefte Sicht auf die Osseointegration ermöglicht. Für zukünftige Untersuchungen sollte auch die Beurteilung des Knochenvolumen mit einbezogen werden, was bedingt durch technische Schwierigkeiten mit der Software in dieser Arbeit nicht umgesetzt werden konnte.
Die Software HistoGap bringt für die Auswertung der histologischen Schnitte und µCT-Schnittbilder zwar viele Vorteile, benötigt jedoch auch Weiterentwicklungen. Insbesondere sollten Parameter wie die Bindegewebsdicke, die den BIC beeinflusst, sowie eine automatisierte Datenauswertung integriert werden. Angesichts dieses Bedarfs und gestützt auf vorherige Erfahrungen in der C++-Programmierung und neu erworbenem Fachwissen in der biologischen Morphometrie und Statistik, entstand die Initiative, eine neue Software zu entwickeln. Diese soll nicht nur alle Funktionen von HistoGap integrieren, sondern auch erweiterte Analyse- und Statistiktools bereitstellen. Ein besonderes Ziel ist, dass die Software durch maschinelles Lernen (KI) trainiert werden kann, um eigenständig Knochen von Implantaten zu unterscheiden und so die BID automatisch zu bestimmen. Jedoch war es aufgrund zeitlicher und materieller Beschränkungen nicht möglich, diese umfangreiche Entwicklung komplett zu realisieren – ein Projekt, das in einer zukünftigen Arbeit weitergeführt werden könnte.
Weiterhin wurde ein Vergleich zwischen µCT- und histologischen Analysen bezüglich BIC und BID an verschiedenen Implantaten vorgenommen. Es zeigte sich eine gute Übereinstimmung zwischen diesen beiden Methoden. Die Untersuchung hat bestätigt, dass die Histologie der Goldstandard für die Bestimmung der Osseointegrationsparameter bleibt, während µCT eine zerstörungsfreie Untersuchung und die Möglichkeit einer 3D-Auswertung bietet. Beide Methoden sollten komplementär zueinander eingesetzt werden.
Bei der 3D-Segmentierung traten spezielle Herausforderungen auf, insbesondere bei der Unterscheidung zwischen Knochen und Implantatmaterialien, besonders bei den Bioverit®-Proben. Durch Methoden wie die manuelle Helligkeitshistogrammanalyse und die Anpassung der Lookup-Tabelle in 3DSlicer konnten diese Schwierigkeiten bewältigt werden. Während des Einsatzes von 3DSlicer für die 3D-Segmentierung ergaben sich Probleme mit den umfangreichen Datensätzen. In anderen Studien, die die Software Avizo verwendeten, wurden bei vergleichbaren Aufgaben bessere Ergebnisse erzielt. Daher wird Avizo für zukünftige Untersuchungen mit großen Datensätzen als geeignetere Option vorgeschlagen.
Wir leben in einer Zeit, in der wir Menschen nicht nur unsere eigenen Bedürfnisse erfüllen, auch haben wir ein intensives Bewusstsein für unsere Umwelt entwickelt. Wir nutzen nicht mehr die Ressourcen der Erde unbewusst aus, sondern versuchen sie zu schonen. Es ist unsere humanitäre Aufgabe, die Umwelt zu schützen, damit sie auch zukünftige Generationen genießen können. Wie kann Design nachhaltig sein und welche Rolle spielt es heutzutage? Wie weit hat sich Textilindustrie entwickelt und wie können Designer dieses Prozess noch beschleunigen? Diese Fragen wurden in der Masterarbeit thematisiert.
Diese Arbeit handelt von der Weiterentwicklung der Förderung und Evaluierung der Handlungskompetenz von Schüler*innen des Berufsgrundbildungsjahrs mithilfe eines PDCA Regelkreises.
Es erfolgt zuerst eine SOLL-IST Analyse der Kompetenzentwicklung der Schüler*innen zu Beginn des Schuljahres unter Verwendung von dafür entwickelten Lernstandsanalysen. Die Ergebnisse bilden die Grundlage zur Etablierung von Fördermöglichkeiten.
Im nächsten Schritt wird die Kompetenzentwicklung erneut überprüft und Lösungsansätze für vorhandene Fehlerquellen entwickelt.
Im letzten Abschnitt dieser Arbeit werden die aus der Analyse gewonnenen Erkenntnisse zur Förderung der Kompetenzentwicklung in die Planung eines neuen PDCA Zyklus aufgenommen, welcher im kommenden Schuljahr umgesetzt wird.