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Currently, the Internet of Things (IoT) is connected to the virtual world through the Web of Things (WoT), allowing efficient utilization of real-world objects with Internet technologies. The WoT facilitates abstract interaction between applications and connected IoT devices, allowing owners to switch between devices while using multiple ones. To achieve this, virtual assets in WoT devices can be tokenized through smart contracts and transferred using hashed proof as transactions within blockchain networks that support virtual currencies. The goal of Web of Things is to establish connectivity, interoperability, and integration among IoT devices using web standards and protocols, reducing reliance on device manufacturers. This enables easy integration of Web 3.0 cryptocurrency for device management. This study proposes a solution for WoT applications involving different cryptocurrency definitions. Finally, simulation results are presented to demonstrate the tokenization-based ownership transfer in the Web of Things.
Die Kontrolle von Zutrittsberechtigungen für Labore, Gebäude oder Standorte ist für viele Firmen und Einrichtungen von essenzieller Bedeutung, mit zunehmender Größe aber auch mit erheblichem Aufwand und größeren Kosten verbunden. Die Überprüfung und Aktualisierung der Berechtigungen erfordert außerdem eine umfangreiche Logistik und Vertrauen in die korrekte Arbeitsweise der zentralen Verwaltungseinrichtungen.
Durch die hier vorgestellte Kombination von elektronischem Schließsystem mit dezentraler Blockchaintechnologie ist sowohl eine Vereinfachung und Dezentralisierung der Berechtigungsverwaltung als auch die Vermeidung singuläre Fehlerstellen möglich. Gleichzeitig kann ohne größere Aufwende auch eine Offlinefähigkeit der Schlösser realisiert werden.
Decentralization is one of the key attributes associated with blockchain technology. Among the different developments in recent years, decentralized autonomous organizations (DAOs) have been of growing interest. DAOs are currently a key part of another emerging use case, namely decentralized science (DeSci). Given the novelty of the field, an integrative definition of DeSci has not been established, but some inherent concepts and ideas can be traced back to the Open Science movement. Although the DeSci movement has the potential to benefit the public, for example through funding underrepresented research areas or more inclusive and transparent research in general, some negative aspects of decentralization should not be neglected. Due to the novelty of blockchain and emerging use cases, research can and should precede mass adoption, to which this paper aims to contribute.
The cryptocurrency ecosystem has seen significant growth with Ethereum and Bitcoin as foundational pillars. Ethereum introduced smart contracts revolutionizing decentralized applications (dApps) across various domains. Scalability challenges led to alternative ecosystems like Binance Smart Chain and Polygon, maintaining compatibility through the Ethereum Virtual Machine (EVM). Bitcoin also faces scalability issues, leading to the Lightning Network's development—an off-chain solution with payment channels for scalable instant transactions. Interoperability is increasingly crucial as the cryptocurrency ecosystem continues to grow, enabling seamless interactions between assets and data across multiple blockchain platforms. EVM-compatible blockchains and the Lightning Network offer unique advantages in their respective use cases. This paper utilizes atomic swaps to create a secure, fast, and user-friendly trustless bridge between the Lightning Network and EVM-compatible blockchains, fostering the growth of both ecosystems and unlocking novel opportunities.
Reputation is indispensable for online business since it supports customers in their buying decisions and allows sellers to justify premium prices. While IS research has investigated reputation systems mainly as review systems on online platforms for business-to-consumer (B2C) transactions, no proper solutions have been developed for business-to-business (B2B) transactions yet. We use blockchain technology to propose a new class of reputation systems that apply ratings as voluntary bonus payments: Before a transaction is performed, customers commit to pay a bonus that is granted if a service provider has performed a service properly. As opposed to rival reputation systems that build on cumulated ratings or reviews, our system enables monetized reputation mechanisms that are inextricably linked with online transactions. We expect this system class to provide more trustworthy ratings, which might reduce agency costs and serve quality providers to establish a reputation towards new customers.
Das Ziel des vorliegenden Papers ist die Darstellung eines Konzepts zur Lösung des Oracle Problems im Kontext der Wasserstoffproduktion mit erneuerbaren Energieproduktionsformen. Der vorgeschlagene Ansatz setzt auf die Authentifizierung des Stroms, der für die Produktion des Wasserstoffs verwendet wird, durch eine Vielzahl an umliegenden Akteuren mit gleichen Stromgewinnungsanlagen, welche die Authentizität der Stromproduktion bezeugen. Das Konzept setzt auf einen Authenticity-Score, welchen jedes Zertifikat erhält, sowie einen Trust-Score, der jedem Zeugen zugeschrieben wird. Jedes Zertifikat muss von verschiedenen Akteuren mit ausreichenden Trust-Score bezeugt werden, um einen Authenticity-Score zu erhalten, der über einer festgelegten Schwelle liegt und somit nachweist, dass der produzierte Wasserstoff tatsächlich „grün“ ist.
Im Rahmen des Projektes „PerspektiveArbeit Lausitz (PAL) - Kompetenzzentrum für die Arbeit der Zukunft in Sachsen und Brandenburg“ wird ein datenbasiertes Assistenzsystem zur Ergonomiebewertung entwickelt. Hohe Produktvarianz und flexibel wechselnde Arbeitsaufgaben fordern die Mitarbeitenden der Montage immer stärker heraus. Der Digitale Wandel bietet Möglichkeiten, die Menschen bei ihren Tätigkeiten zu unterstützen und somit dem Fachkräftemangel und der demographischen Entwicklung entgegenzuwirken. Durch Analyse und Bewertung ergonomischer Aspekte der Arbeitstätigkeit und ein Echtzeit-Feedback zur Körperhaltung soll der Mensch bei seinen Tätigkeiten entlastet werden. Hierbei kommen auch Methoden und Techniken der Künstlichen Intelligenz (KI) zum Tragen. Die Attraktivität der Arbeit wird gesteigert und die Arbeitsfähigkeit der Arbeitenden bleibt länger erhalten. Der Beitrag zeigt den Ansatz für diese dynamische Ergonomiebewertung und stellt den Einsatz und die Kombination der Hardware sowie die Anforderungsspezifikationen und die geplante
Softwarearchitektur vor
Intuitives, nutzerzentriertes Roboter-Teaching am Beispiel des
Fertigungsverfahrens Entgraten
(2023)
Hilfsmittel zur Entlastung der Menschen, welche täglich monotone Tätigkeiten in spanenden Fertigungssystemen durchführen, werden aus Sicht der menschengerechten Arbeitsgestaltung, fehlender Arbeitskräfte und hoher Lohnkosten vor allem in den Strukturwandelregionen, welche vom Braunkohleausstieg betroffen sind, immer wichtiger. Aufgaben wie das Handentgraten, als monotone Tätigkeit mit Gefährdungspotential, führen häufig zu Fehlern an den Produkten. Kleine Losgrößen (im betrachteten Unternehmen zwischen 20 und 100 Stück) lassen den unterstützenden oder auch ablösenden Einsatz von Industrierobotern zur Durchführung solcher Tätigkeiten bisher unwirtschaftlich erscheinen. Auch die kognitive und motorische Anpassungsfähigkeit des Menschen an unterschiedliche Entgrataufgaben konnte bisher nicht zufriedenstellend auf Roboter adaptiert werden. Daher ist die Entwicklung von effizienten und intuitiven Einlernprozessen von Robotern auf variierende Bauteile durch den Menschen notwendig. Der Beitrag befasst sich mit dem intuitiven, nutzerzentrierten Roboter-Teaching am Beispiel des Fertigungsverfahrens Entgraten für ein KMU aus der Lausitz.
Gerade bei kognitiven Tätigkeiten, bei denen viele Informationen aufgenommen, verarbeitet und daraus adäquate Entscheidungen abgeleitet werden müssen, kommt es drauf an, den Menschen optimal mit KI-Technik zu unterstützen und nicht zu überlasten. So spielen Systemtransparenz, Plausibilität der vorgeschlagenen Lösungen, Entscheidungsgewalt, beanspruchungsoptimale Informationsdarbietung und die Wahrnehmungsadäquatheit eine sehr bedeutsame Rolle. Phänomene und negative Effekte, wie zum Beispiel Technikstress, können als unterwünschte Beanspruchungsfolge auftreten. Gerade bei Umstrukturierungen und Veränderungsprozessen muss ein besonderes Augenmerk auf eine mögliche Doppelbelastung durch Parallelstrukturen (z.B. gleichzeitig verwendete Softwaresysteme neu und alt) gelegt werden. Somit stellt sich die Frage nach den Gelingensbedingungen für einen erfolgreichen Technikeinsatz. Es gilt, die Verantwortung für den Menschen in diesen Prozessen zu übernehmen. Der Artikel stellt die Herangehensweise und Lösungsansätze im Rahmen der PAL-Schwerpunkte an der BTU Cottbus-Senftenberg dar
Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) werden durch den demografischen Wandel und dem damit verbundenen Fachkräftemangel vor neue Herausforderungen gestellt. Um die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern, bedarf es flexibler Automationslösungen in der Produktion, die kostengünstig und intuitiv beherrschbar sind. Dies wirkt personellen Engpässen bei der Werkstückbeschickung von Werkzeugmaschinen entgegen. Im ZIM-geförderten
FuE-Kooperationsprojekt „AuRo-Toolbox“ (16KN091730) wird eine digital konfigurierbare und anschließend vom Anwender selbst zu installierende Roboterautomation entwickelt, die Pick & Place Aufgaben sicher und effizient umsetzen kann. Dafür werden Standardmodule entworfen, die im Plug & Play - Prinzip mit anwendungsspezifischen Zusatzmodulen erweitert werden können. Eine Besonderheit ist die Entwicklung einer neuartigen Kommunikationsschnittstelle zwischen Roboter und Werkzeugmaschine, welche die Modernisierung älterer Bestandsmaschinen einspart und somit einen CE-konformen Weiterbetrieb dieser Anlagen mit bereits bestehender
Zertifizierung ermöglicht.
Digitale Arbeitsmittel können die mit ihrer Einführung angestrebten Effekte nur erzielen, wenn sie von den Beschäftigten in Unternehmen wie intendiert genutzt werden. Barrieren, die einer intendierten Nutzung entgegenstehen,
können in allen Anwendungsphasen und auf allen Ebenen von Unternehmen auftreten. Die erfolgreiche Bearbeitung von Barrieren setzt das Wissen um deren Existenz und Ausgestaltung voraus. Die Existenz und die Ausgestaltung von Barrieren sind kontextspezifisch und variieren zwischen Unternehmen, weswegen die Barrierenanalyse ergebnisoffen und unternehmensspezifisch erfolgen sollte. Der Aufgabenbezogene Informationsaustausch stellt als zeitweilige partizipative Kleingruppenarbeit einen methodischen Ansatz dar, unternehmensspezifisch und ergebnisoffen Barrieren des intendierten Einsatzes digitaler Arbeitsmittel in Unternehmen zu Identifizieren und Lösungsansätze zu erarbeiten.
Einsatz datenbasierter Assistenzsysteme in Wertschöpfungsprozessen ist sowohl mit Chancen als auch mit Risiken für diese Prozesse bzw. für die Arbeitskräfte verbunden. Studien zeigen gegenwärtig noch Defizite im Entwicklungs-/ Implementationsprozess der Assistenzsystem auf, z. B. bei der Auswahl der Datengrundlage, der Modellerstellung und dem Trainieren von Modellen. Eine erfolgreiche Implementation von Assistenz-Lösungen erfordert ein systematisches Vorgehen, um alle relevanten Gestaltungsaspekte und deren Abhängigkeiten der Gestaltungsdimensionen Mensch – Technik – Organisation voneinander zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck wird eine Vorgehensweise entwickelt, die der notwendigen Interdisziplinarität Rechnung trägt. Diese wird in den nächsten Jahren anhand von Fallbeispielen erprobt und bewertet.
Hybride Arbeitssysteme kombinieren idealerweise die Stärken von Menschen und Technik. Sie ermöglichen attraktive, nachhaltige Arbeitsgestaltung und präzise, wettbewerbsfähige Fertigungs- und Logistikprozesse. Der Beitrag zeigt deren systematischen Entwurf unter Nutzung klassischer Mittel sowie digitaler Techniken wie Virtual und Augmented Reality. Die Anwendungsbeispiele weisen auf die intensive Verschränkung der Gestaltungselemente Arbeitstätigkeit, Fertigungsverfahren, Betriebsmittel, Ablauf und Interaktion hin. In interdisziplinärer Zusammenarbeit entstehen sie derzeit im Rahmen des Forschungs- und Transferverbundes "PerspektiveArbeit Lausitz (PAL) – Kompetenzzentrum für die Arbeit der Zukunft in Sachsen und Brandenburg“ und des ZIM-Netzwerk-Verbundvorhabens „AuRo-Toolbox – Automations-Baukasten für flexibel einsetzbare Bauteilhandhabung zur digitalen Inbetriebnahme und digitalem Training“.
„PerspektiveArbeit Lausitz (PAL)“ als Kompetenzzentrum für die Arbeit der Zukunft in Sachsen und Brandenburg entwickelt Einführungsstrategien von datenbasierten Assistenzsystemen für Unternehmen in der Strukturwandelregion Lausitz. Der gemeinsame Anspruch des transdisziplinären Verbundes ist es, Arbeit in den beteiligten Unternehmen der Region nachhaltig, menschengerecht und wettbewerbsfähig zu gestalten. Wissens- und Technologietransfer haben dabei sowohl die Aufgabe, die unterschiedlichen Kompetenzen der beteiligten Forschungspartner, Unternehmen und Netzwerkpartner zu erschließen und weiterzuentwickeln als auch die Öffentlichkeit zu informieren und in den digitalen Transformationsprozess der Wirtschaft einzubinden. Das umfasst neben der Aufbereitung von Wissen für unterschiedliche Zielgruppen im Verbund und in der Öffentlichkeit auch die Organisation von Settings zum Austausch von Wissen. In diesem Artikel werden beispielhaft ausgewählte Transferformate und die bisher damit gesammelten Erfahrungen vorgestellt.
Die nutzerorientierte Arbeitsplatzgestaltung der Zukunft erfordert auf Grund großer Diversität von Tätigkeitsfeldern sowie individuell geprägten Voraussetzungen jedes Arbeitnehmers die exklusiv auf jede Person angepasste Bewertung von psychischen und physischen Beanspruchungslagen. Als Grundlage dafür dienen in den vorliegenden Untersuchungen die in der Gesellschaft mittlerweile weit verbreitete Wearables. Diese erfassen
Vitaldaten in Echtzeit, welche anschließend in einer eigens entwickelten Applikation unter Einhaltung der geltenden Datenschutzvorgaben verarbeitet werden. Über diese Daten sind, wie die in Durchführung befindlichen Versuche zeigen, Rückschlüsse auf physischer und psychischer Fehlbeanspruchungen des Nutzers möglich. Weiterhin werden mittels maschinellen Lernens erstellte Trendauswertungen, beispielsweise zur Darstellung von Erholungsfähigkeit oder vitaler Arbeitsfähigkeit, dargestellt. So wird der Arbeitnehmer im Bereich der Gesundheitskompetenz sensibilisiert und kann somit das persönliche Wohlbefinden steigern. Weiterhin können Vorgesetzte oder Arbeits- bzw. Prozessplaner pseudonymisierte und anonymisierte Gruppenauswertungen, beispielweise aus einer Abteilung, einsehen. Durch resultierende prospektive Arbeitsgestaltung können lern- und persönlichkeitsförderliche Arbeitsbedingungen gestaltet aber auch die Motivation für Leistung und Lernen erhöht werden.
Gesundheit hat sich vor allem durch die Corona-Pandemie in unserem Bewusstsein verankert und ist für viele Menschen zum Lebensziel geworden. Damit einhergehend rückten auch die Potenziale von digitalen Assistenzsystemen und KI-Algorithmen auf Basis des Maschinellen Lernens in den Fokus der Wahrnehmung. Eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration mit einem guten Safety Engineering sowie der Einbezug motivationaler Aspekte von Kreativität und Mitgestaltung können nachhaltige Arbeitsplatzstrategien unterstützen. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie sich der Wandel von Arbeit in der Zukunft auswirken wird und wie dieser Wandel gesundheitsförderlich in einer hybriden Arbeitsgesellschaft gelingen kann?
Current research in identity management is focusing on decentralized trust establishment for distributed identities. One of these decentralized trust models is Self-Sovereign Identities (SSI). With SSI each entity should be able to independently present and manage provable information about itself as well as request and review evidence from other entities. Using a distributed blockchain, information for verifying the authenticity of this evidence can be obtained from any other entity. This concept can be used not only for people, but also for authentication and authorization during the life cycle of devices in the Internet of Things (IoT). This paper presents an SSI-based concept for authentication and authorization of IoT devices among each other, intended to contribute to the change in trust on the internet. The SSI methodology employing a blockchain offers the possibility to establish mutual trust and proof of ownership without relying on any third party. The paper describes the concept, offers a reference implementation, and gives a discussion of the approach.
As economies are getting more and more interconnected, the importance of the global logistics sector grew accordingly. However, both structural challenges and current events lead to recent supply chain disruptions, exposing the vulnerabilities of the sector. Simultaneously, blockchain has emerged as a key innovative technology with use cases going far beyond the exchange of virtual currencies. This paper aims to analyze how the technology is transforming global logistics and its challenges. Therefore, six use cases, are presented to give an overview of the technological possibilities of blockchain and smart contracts. The analysis combines theoretical approaches from scientific journals and combines them with findings from real-world implementations. The paper finds that the technology can change supply chain design fundamentally, with processes and decisions being automated and power within supply chain structures changing. However, implementations also face technological, environmental, and organizational challenges that need to be solved for wide-spread adoption.
Bisher gibt es keine einwandfreie manipulationssichere Nachweisführung für klimafreundlichen „grünen“ Wasserstoff und der damit möglichen Nachverfolgung der Herkunft vom Erzeuger erneuerbarer Energien bis zum Endverbraucher, sodass die gesamte Supply Chain des „grünen“ Wasserstoffs nicht im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozialen Nachhaltigkeit dargestellt und in einem sicheren und transparenten Markt abgebildet werden kann. Mit einer geeigneten Blockchain kann dieses Problem gelöst werden, die darüber hinaus weitere noch nie dagewesene Mehrwerte für die Supply Chain des „grünen“ Wasserstoffmarktes und für den nachhaltigen Strukturwandel insgesamt bietet und deren Entwicklung demnächst im Rahmen des Förderaufrufs „Technologieoffensive Wasserstoff“ innerhalb der Forschungsförderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz im 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung startet.
More than 10 years after the invention of Bitcoin, the underlying blockchain technology is having an increasing effect on today’s society. Although one of the most popular application areas of blockchain is still the field of cryptocurrencies, the technological concepts are crossing into further application domains such as international supply chains. Fast-changing markets, high costs of time and risk management as well as biased relationships between the actors pose big challenges to an appropriate supply chain management. Based on a case study about sensor tracking, this paper explores the potential impact of blockchain on small and medium enterprises within an international supply chain. We will show that blockchain technologies offers a high potential to reduce inequalities of power relations between involved actors within supply chains. To achieve this, the requirements for the use of blockchain in supply chain management will be analyzed by means of a conducted case study and an expert survey of the companies concerned.
Diese Studie analysiert die Verwendung von Narrativen in drei Blockchain-Projekten im Hinblick auf institutionellen Wandel. Es wird aufgezeigt, wie Blockchain-Projekte Cyberpunk-Narrative nutzen, um einen institutionellen Wandel herbeizuführen. Ein kontrastierender Fall ohne Cyberpunk-Narrative verdeutlicht die interpretative Offenheit der institutionellen Eigenschaften von Blockchain-Technologien im Wettbewerb um Deutungshoheit. Die Untersuchung vertieft das Verständnis der Rolle fiktionaler Erzählungen für das Framing von Innovationen im Kontext institutionellen Wandels und zeigt, dass Greimas' Aktantenmodell für die Frame-Analyse geeignet ist.
Digital Power of Attorney catalyzed by Software Requirements for Blockchain-based Applications
(2022)
Blockchain Technology (BT) with so-called web3 is at an inflection point between new sub-theme hypes and world-wide industrialization over last three years thanks to large companies like MicroStrategy [1], Facebook [2] and several Venture-Capital formations [3] who are already fighting over market share and community growth. Our work represents insights from Literature-based Software Requirement (SR) elicitation for a specific Blockchain-based Application, which is creation, managing and control of digital Power of Attorney (POA). The context of POA is not only a financial driven use-case it is by far a heavy weight universal legal transaction. We use a morphological box and reduced PRIMS-P to synthesis a generic specification for further Blockchain-based Application development. Formulated SRs in POA context are reflected on our core actors which are Grantor and authorized, trusted, external Entities. Proposed characteristics for relationship and effects are visualized in a reference model originally used in digital platform ecosystems [4]. This design and modelling approach facilitated closing discussion of BT and its future eCommerce perspective.
In dieser Forschungsarbeit wird ein Überblick darüber gegeben, wie Grafikdaten eines NFT auf der Blockchain gespeichert werden können. Es werden verschiedene Ansätze untersucht und vorhandene Projekte analysiert. Dabei werden vor allem die Aspekte Sicherheit, Ressourcen und Anwendbarkeit betrachtet. Mithilfe einer Testumgebung werden die recherchierte Ansätze vergleichbar, wobei sich in der Arbeit auf skalierbare Vektorgrafiken (SVG) konzentriert wird. Letztendlich zeigt sich, dass es für simple SVG sinnvoll ist, ihren Code als String oder auch in Base64 codiert im NFT selbst abzulegen. Für komplexere Grafiken wird ein Ansatz mit einem Smart Contract empfohlen, um die Kosten pro NFT zu reduzieren. Die Vorgehensweise, die Grafikdaten durch eine Funktion wiederherzustellen, eignet sich außerdem auch für Ansätze, die nicht auf Vektor Grafiken bauen. Es zeigt sich, dass durch einen gewissen Mehraufwand durchaus NFT und Grafikdaten auf der Blockchain abgelegt werden können und kein Risiko durch die Trennung zwischen On- und Off-Chain eingegangen werden muss.
Dynamic object roles and corresponding contexts can model complex applications with higher-level abstraction. These abstracted applications can be used in wider areas such as financial institutions, health care, and supply chain network. Role management which consists of the creation of role objects, and binding role object between core objects still suffers from non-intrusive logging-monitoring, auditing, and resilient data source for role-based applications. Moreover, immutable smart contracts cause problems concerning bug fixing and maintenance without dynamic binding to new smart contract objects. An object that is created from a smart contract (contract class) can be transparently attached to a role object utilizing the Role Object Pattern (ROP). However, ROP itself does not contain a context definition and context-specific role assignment grouping the definition of smart contract relationships in abstracted data types. In this study, we would like to implement an extended version of the role object pattern called Context-based Role Object Pattern (ContextROP) with an onchain smart contract language called Solidity to solve fundamental problems. To evaluate the proposal, we will implement a use case with the design pattern proceeding with qualitative and quantitative analysis.
Humans started using the principles of insurance thousands of years ago when they lived in tribes in smaller villages. If one of the tribe members were injured, the others would take care of him and his family. The basic principle of insurance is several people covering each other against a particular risk. Today, most people in regions like Europe have access to insurance, while many people worldwide still have no access at all. The cost and accessibility may be improved with a blockchain-based parametric approach. The insurance process in a parametric approach is exclusively based on data, and decisions are made objectively. Blockchain is a necessary and integral part of the approach to create transparency and connect the customer’s and investor’s risk capital. The paper offers an overview of the opportunities and challenges of blockchain-based parametric insurance, a catalog of criteria for such insurance, a description of all components and their interaction for implementation on Ethereum, and a reference implementation of a train delay insurance in Germany.
The topic of soulbound, non-transferable tokens is getting lots of interest within the blockchain space lately as decentralized societies become more tangible with Web3 social media applications and DAOs. In this article, I want to outline how such tokens function, their problems for adoption and standardization, and how they differ from verifiable credentials in the SSI field. As such soulbound assets will likely rely on extended recovery and asset management schemes to become viable identities that safely gain reputation and trust, features like social recovery and contract-based accounting are incorporated. By combining those new technologies and the theoretical crypto-native identity construct, the paper will give an impression of the future user-centric data economy.
Blockchain-Governance wird immer wieder mit der Führung von Unternehmen oder von Nationalstaaten verglichen, obwohl diese sich oft eher als Decentralized Autonomous Organizations (DAOs) definieren. In diesem Beitrag werden rechtliche Konzepte, die den Rahmen für die Entscheidungsfindung in Unternehmen und Staaten bilden, sowie die Grundlagen einer DAO mit der Governance von Polkadot verglichen. Im Ergebnis weist der Staat aufgrund der starken Prägung durch die physische Sphäre und der Selektion seiner Bürger die größten Unterschiede zur Polkadot-Governance auf. Von den Unternehmen ist die Genossenschaft in ihrem Ziel der Förderung der Mitglieder und Verwaltung gemeinsamer Infrastruktur, die sich jeweils auch in den Rechten der Mitglieder und der Besetzung der Organe niederschlägt, am nächsten. Die höchste Übereinstimmung hat die Polkadot-Governance jedoch mit der DAO, insofern als sie über die Zeit immer stärker den Gedanken der dezentralen und autonomen Entscheidungsfindung umsetzt.
Anhand von verschiedenen Vergleichskriterien werden in diesem Beitrag dezentrale Börsen mit dem traditionellen Wertpapierhandel verglichen. Der Text basiert auf der Bachelorarbeit des Autors, die im Wintersemester 2022/23 an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf geschrieben wurde. Im Laufe des hier vorgelegten Beitrags werden die Funktionsweisen der Börsen erläutert. Daraufhin werden die Vergleichskriterien in einer verkürzten Schlagwort-Tabelle aufgelistet. Abschließend werden die Chancen und Risiken dezentraler Börsen gegenüber traditionellen Börsen herausgestellt.
As part of the research project Trusted Blockchains for the Open, Smart Energy Grid of the Future (tbiEnergy), one of the objectives is to investigate how a holistic blockchain approach for the realization of a local energy market could be accomplished and how corresponding hardware security mechanisms can be integrated. This paper provides an overview of the implemented prototype and describes the system and its processes.
Im Zuge der Erneuerung der Dammdichtung am Staudamm Roßhaupten wurde ein neues – in Deutschland erstmalig eingesetztes – faseroptisches Temperaturüberwachungssystem implementiert. Der Einbau, der im sogenannten Retrofit-Verfahren durchgeführt wurde, erfolgte schon vor Beginn der Dichtungserneuerung, so dass bereits der Erfolg des Einbaus der Dichtwand überwacht werden konnte. Durch diesen frühen Einsatz des Systems konnten die vermuteten Zonen erhöhter Durchlässigkeit innerhalb der natürlichen Kerndichtung, während der Herstellung des neuen Dichtungselements, eindeutig nachgewiesen werden. Nach Abschluss der Sanierungsmaßnahme wurde das faseroptische Leckortungssystem in den Regelbetrieb übergeführt. Um eine optimale Dammüberwachung zu gewährleisten, werden permanent Messungen in Echtzeit durchgeführt und diese automatisch evaluiert, so dass mögliche Durchsickerungsbereiche frühzeitig erkannt und entsprechend Alarme ausgelöst werden können. Die aktuellen Messwerte und allfällige Alarme können in einem Onlineportal visualisiert werden.
Im Projekt „HoWa-innovativ“ ist ein Demonstrator eines neuartigen niederschlagsbasierten Hochwasserfrühwarnsystems
unter Verwendung von Dämpfungsdaten kommerzieller Mobilfunknetze entwickelt worden. Dabei sind Daten einer weltweit vorhandenen Infrastruktur durch künstliche Intelligenz (KI) opportunistisch für eine völlig neue Anwendung, hier für die Daseinsvorsorge, in Wert gesetzt worden.
In den vergangenen Jahren wurde die Bauwerksüberwachung an Stauanlagen der EnBW Energie Baden-Württemberg AG auf eine digitale Plattform umgestellt. Mit den im System vorhandenen umfangreichen Daten wachsen die Herausforderungen, die Vollständigkeit und Konsistenz zu überwachen. Weiter ergeben sich mit dem nun vorliegenden heterogenen Datensatz neue Möglichkeiten der übergreifenden Datenanalyse und der Bewertung von Abhängigkeiten von Einwirkungen und Reaktionen sowie verschiedener Messstellen untereinander. Parallel dazu haben sich die Anwendungen zur Analyse umfangreicher Daten deutlich weiterentwickelt und von reinen IT-Expertensystemen zu Endanwenderprodukten gewandelt. Dadurch können heute selbst Fachexperten relativ einfach und schnell Auswertungen erstellen, die ein tieferes Verständnis der Datenbasis ermöglichen. In diesem Beitrag werden die Überwachung der Datenübertragung und -qualität mittels Microsoft Power BI
sowie die visuelle Analyse von Korrelationen umfangreicher Datenreihen mithilfe von Visplore vorgestellt.
TaMiS ist ein webbasiertes Informationssystem, welches einen gesamtheitlichen Blick auf Stauanlagensysteme erlaubt und deren Berichtswesen und Datenfortführung unterstützt. Hierfür bündelt TaMiS entscheidungsrelevante aktuelle sowie historische Messdaten aus den fachspezifischen Softwareprodukten der Bereiche Bauwerksüberwachung,
Hydrologie, Limnologie und Meteorologie. TaMiS ist modular aufgebaut und erlaubt eine Erweiterung auf weitere Anlagen und fachliche Anwendungen. Um der Anforderung einer bestmöglichen Kompatibilität und Datentransparenz gerecht zu werden, basieren die Module soweit möglich auf offenen, standardisierten Webschnittstellen zur Datenübertragung.
TaMiS optimiert das Sicherheitsmonitoring von Stauanlagen durch die Zusammenführung aller relevanten Daten. Das Stauanlagenpersonal erhält mit diesem Informationssystem somit eine wertvolle Entscheidungsunterstützung zum sicheren Betreiben von Stauanlagen.
Die am Liebensteinspeicher zur Datenübertragung eingesetzte LoRa-Funktechnik ist seit Juni 2020 im Dauerbetrieb. Durch die Funktechnologie war eine schnelle, zuverlässige und kostengünstige Automatisierung der Wasserstandsmessung möglich. Durch Verwendung von zwei Frequenzbereichen werden sichere Verbindungen auch unter erschwerten Bedingungen ohne externe Sendeantennen ermöglicht. Dies erhöht die Sicherheit gegen Vandalismus. Das Übertragungsverfahren wurde auf eine besonders stromsparende Betriebsweise optimiert. Durch die Kombination von modernen Sensoren und Funkdatenübertragung hat sich die Zuverlässigkeit der Wasserstandsmessung gegenüber dem früheren System erhöht, der Wartungsaufwand verringert. Die Aussagekraft der Messergebnisse verbesserte sich durch die Kombination mit Temperatursensoren
An den Talsperren des Ruhrverbands herrschen unterschiedlichste Anforderungen an die Messtechnik und die Datenübertragung. Während die Automatisierung von Messungen voranschreitet, sind manche entfernte Messstellen nur mit großem Aufwand an eine Datenfernübertragung anzuschließen. Als Alternative zu Standleitungsverbindungen über Kupfer bzw. LWL-Kabel oder zur Datenübertagung über das GSM-Netz bietet sich die Technologie eines LoRaWAN an. Die besondere Eignung von LoRaWAN für die Übertragung von Messdaten der Bauwerksüberwachung wird vorgestellt und über die Erfahrungen mit einer prototypischen Realisierung an der Fürwiggetalsperre berichtet.
IoT Lösungen mit LoRaWAN lassen sich in vielfältiger Art und Weise für Aufgaben zur Übermittlung von Parametern und Messwerten im breiten Feld der Talsperren- / Damm- und Stauanlagen-Überwachung einsetzen. Der nachfolgende Beitrag gibt Orientierung welche Möglichkeiten bestehen und wie diese für die Talsperrenanwendung umgesetzt werden.
Die Überwachung von Staubauwerken stellt Stauanlagenbetreiber vor viele Herausforderungen. Insbesondere aufgrund der Kosten und des Zeitaufwandes werden Staubauwerke oft nur ein- bis zweimal im Jahr durch trigonometrische Messungen überwacht. Seit einigen Jahrzehnten liefern jedoch Radarsatellitendaten nützliche Informationen zum Infrastrukturmonitoring. Satellitendaten der Copernicus Sentinel-1 Mission erlauben es, mittels der Technik der Persistent Scatterer Interferometrie (PSI), Deformationsmessungen von Staubauwerken im Millimeterbereich mit einem zeitlichen Abstand von 6 bis 12 Tagen durchzuführen. In einem Verbundprojekt zwischen der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem Ruhrverband soll ein Dienst entwickelt werden, der bisherige Überwachungsstrategien der Anlagen durch Nutzung der PSI Technik verbessert. Zudem sollen neuartige Geräte genutzt werden, die die Sichtbarkeit der Stauanlagen im Satellitenbild erhöhen sowie Methoden der künstlichen Intelligenz genutzt werden, um Deformationen im Falle von Extremwetterereignissen besser vorhersagen zu können.
Überwachung der Möhnestaumauer durch satellitengestützte Persistent Scatterer Interferometrie
(2022)
Im Bereich der Infrastrukturüberwachung gewinnen Methoden der Radarfernerkundung mittels Satellitendaten an Bedeutung. Insbesondere die Technik der Persistent Scatterer Interferometrie (PSI) hat sich in diversen Studien als kostengünstige und genaue Ergänzung zu traditionellen Vermessungstechniken etabliert. Sie berechnet für relativ stabile Objekte auf der Erdoberfläche über einen zu bestimmenden Zeitraum Deformationen. Hierfür bieten sich besonders die seit 2014 frei verfügbaren Sentinel-1 Satellitendaten des europäischen Copernicus-Programms an. Da Staumauern in der bisherigen Forschung kein wesentlicher Bestandteil waren, untersucht diese Studie die Anwendbarkeit der PSI-Technik am Beispiel der Möhnestaumauer. Zudem werden Aussagen über die Genauigkeit durch Vergleiche mit geodätischen in-situ Messungen getroffen. Durch die Anwendung der PSI-Technik konnten Deformationen berechnet werden, die im Vergleich mit den in-situ Daten hohe Genauigkeiten aufweisen, wodurch gezeigt wird, dass die Technik an Staumauern anwendbar ist.
Sitowise hat für die Landestalsperrenverwaltung (LTV) Sachsen eine Untersuchung der Talsperre Cranzahl durchgeführt um den Zustand des Damms, des völlig unter Wasser liegenden Vordamms und des Staubeckens zu ermitteln. Dabei wurde ein kombiniertes Verfahren aus Sonar und Laserscan eingesetzt, um zunächst ein digitales Abbild des Untersuchungsareals zu erstellen. Im Anschluss wurden die Daten ausgewertet und das Ergebnis war, dass an Damm und Staubecken keine Schäden bzw. kritischen Auffälligkeiten festgestellt und der Zustand des Vordamms ermittelt werden konnte.
Autonome Vermessungstechnik
(2022)
Der Einsatz von autonomen Messsystemen wird immer mehr nachgefragt und es etablieren sich Systemkonfigurationen, die für bestimmte Aufgabenstellungen verwendet werden. Dieser Beitrag erklärt, wie die autonome Steuerung in den Grundzügen funktioniert und welche Komponenten erforderlich sind. Des Weiteren wird an Beispielen darauf eingegangen, welche Sensorik für die Vermessung bislang in autonomen Fahrzeugen integriert wurde und worin sich Oberflächen- und Unterwasserfahrzeuge unterscheiden
Als § 2 Abs 3 des elektronischen Wertpapiergesetzes (eWpG) in Kraft getreten am 10. Juni 2021 eine Sachfiktion die für elektronische Wertpapiere – worunter Kryptowertpapiere auch zu verstehen sind – eingeführt hat, stellte sich die Frage nach der zivilrechtlichen Rechtsnatur von Token. Ausgehend von einer eingehenden und rechtsvergleichenden Analyse der Grundlagen des deutschen Sachenrechts, das eine engere Auffassung des Sachbegriffes vornimmt, und des italienischen Sachenrechts, welches einen weiteren Interpretationsspielraum des Sachbegriffes zulässt, befasst sich die vorliegende Arbeit mit dieser Fragestellung und versucht eine Antwort zu finden.
Over the last two decades, the rapid advances in digitization methods put us on the fourth industrial era’s cusp. It is an era of connectivity and interactivity between various industrial processes that need a new, trusted environment to exchange and share information and data without relying on third parties. Blockchain technologies can provide such a trusted environment. This paper focuses on utilizing the blockchain with its characteristics to build machine-to-machine (M2M) communication and digital twin solutions. We propose a conceptual design for a system that uses smart contracts to construct digital twins for machines and products and executes manufacturing processes inside the blockchain. Our solution also employs the decentralized identifiers standard (DIDs) to provide self-sovereign digital identities for machines and products. To validate the approach and demonstrate its applicability, the paper presents an actual implementation of the proposed design to a simulated case study done with the help of Fischertechnik factory model.
Abstract: Blockchain Technology has become an innovative, mature tool for digital transformation, disrupting more and more application areas in their business processes, values, or even economic models. This paper leverages more than 30 academic publications on prototypes and their Blockchain-based use cases to transact certificates in the context of public education. The conceptual design and guiding ideas are reflected in the practical application development for the Federal Ministry of Education and Research ECHT! project within the showcase region WIR! in Mittweida and are used for the research design. During this approach we applied agile methods and the current certificate process to propose a comprehensive disclosure of a new software prototype including a three-layered architecture with multi-stakeholder components. The artefact instantiation contributes to the practical knowledge base within Information System Research and specifically in digital certificate processes starting from creation, searching, and proofing up to revoking by consideration of an existing IT landscape as well as organizational hierarchy.
Mit der zunehmenden Vernetzung von Unternehmen wächst auch das Potenzial für Cyberangriffe, Spionage und Sabotage in Produktionsnetzwerken. Netzwerke, die auf Blockchain-Technologien aufbauen, können einige dieser Risiken abmildern, insbesondere solche, die Datenmanipulation betreffen. Dieses Paper befasst sich mit der Architektur und Implementierung eines unternehmensübergreifenden Blockchain-Netzwerks zur manipulationssicheren und ausfallsicheren Speicherung von produktionsbezogenen Daten und deren Verteilung innerhalb eines globalen Netzwerks. Dazu werden zunächst die Anforderungen an ein solches System erläutert. Darauf aufbauend wird die Architektur eines Blockchain-Knotens beschrieben und der Nutzen des Systems anhand eines Anwendungsfalls dargestellt.
With the advancement in cryptography and emerging internet technology, electronic voting is gaining popularity since it ensures ballot secrecy, voter security, and integrity. Many commercial startups and e-Voting systems have been proposed, but due to lack of trust, privacy, transparency, and hacking issues, many solutions have been suspended. Blockchain, along with cryptographic primitives, has emerged as a promising solution due to its transparent, immutable, and decentralized nature. In this paper, we summarized the properties that existing solutions should satisfy and explained some cryptographic primitives like ZKP, Ring signatures along with their security limitations. We gave a comprehensive review of some blockchain-based e-Voting systems and discussed their strengths and weaknesses based on the given properties with table of comparison.
Das vorliegende Paper untersucht die Einlage von Kryptowährungen bei der Gründung einer liechtensteinischen Aktiengesellschaft. Es wird aufgezeigt, dass Liechtenstein einen sehr liberalen Weg geht und zudem das liechtensteinische Gesellschaftsrecht die Einlage von Kryptowährungen als Sacheinlage ohne Sachverständigenbericht zulässt.
Cryptocurrencies are characterized by high volatility, both in the short and long term. Experienced traders exploit this to make profits from price fluctuations by swing trading. However, this requires closely observing and analyzing the prices and trading positions at the right time. Only a few specialists, who spend time focusing on this, or optimized trading bots are able to actually make continuously profits. The autradix protocol is a selfoptimizing and self-learning parametric trading algorithm that analyzes price actions in real-time and adaptively optimizes the algorithm’s parameters to realize the user’s investment objective. Embedded in an adaptive genetic algorithm, possible parameterizations are simulated and the optimal for the investigated trading pairs are calculated. The generic trading protocol API enables coupling with various crypto exchanges and decentralized protocols. A smart contract based decentralized, trustless, and tokenized fund, controlled by a DAO, enables users to invest, operate trading agents, and to participate in the profits generated according to their share.
While blockchain technology is still in an early stage of its development, it is already of surging economic importance.
In the literature, blockchain is referred to as either being a disruptive, institutional, foundational, or general purpose technology. There is still no consensus about the economic theory that should apply for analyzing its economic effects. This article draws on use cases from the coffee supply chain to explore, which theories could potentially apply to an emerging blockchain economy.
Dezentrale Kreditplattformen ermöglichen Nutzern die Aufnahme sowie die Bereitstellung von Liquidität in Form von Krypto-Token gegen Verzinsung. Dieser Teil des dynamisch wachsenden Bereichs dezentraler Anwendungen erweist sich zwar als sehr innovativ, birgt jedoch auch Risiken. Dazu zählen insbesondere Kreditrisiken, Liquiditätsrisiken, Marktrisiken und operationelle Risiken. Um diesen Risiken entgegenzuwirken existieren vereinzelt Absicherungsmechanismen. Diese Mechanismen haben durchaus Potenzial die genannten Risiken zu verringern, wenngleich dadurch keine vollumfängliche Risikobewältigung erfolgen kann. Somit verbleiben immer Restrisiken, die letztlich vor allem von den Nutzern zu tragen sind.
The wind energy sector is undergoing digitalization processes that span multi-tier supply chains of turbine components and wind farm maintenance, amongst others. In an industrial use case that includes Siemens Gamesa Renewable Energy, Vestas and APQP4Wind, the processes of producing, fastening, and servicing bolts in turbines are mapped to a digital model. The model follows the lifetime of turbine bolts from the manufacturing phase, to fastening in turbines and maintenance, until their replacement and recycling. The development of the digital model is iteratively addressed in a design science research approach, as the authors actively contribute to the project. Distributed ledgers (DLs) support the notary documentation of the bolts and turbines, from their registration phase to the assembly-, technical service verification- and recycling phases. The immutable and decentralized nature of DLs secures the data against tampering and prevents any changes taken unilaterally by engaging the service stakeholders and component providers in a blockchain consortium.
Global challenges like climate change, food security, and infectious diseases such as the COVID-19 pandemic are nearly impossible to tackle when established experts and upstart innovators work in silos. If research organizations, governments, universities, NGOs, and the private sector could collaborate on these challenges more easily, lasting solutions would certainly come more quickly. Aligned with the United Nations’ Sustainable Development Goals, SAIRA connects key players in different arenas: scientists and engineers at research and technology organizations (RTOs) looking to collaborate on sustainable development projects, companies seeking R&D support to tackle their most challenging problems, and startups with innovative ideas and a desire to scale. The platform is a blockchain-secured open innovation platform, anchored on Max Plank Digital Library's blockchain network bloxberg, that assures the authenticity and integrity of all user-generated content and collaboration processes.
Mapping identities, digital assets, and people’s profiles on the internet is getting much traction in the blockchain cosmos lately. The new technology is currently forming architectures that will further pave new ways to reach fundamental mechanisms to interact in a decentralized, user-centered manner. These schemes are often declared as the next generation of the web. Within the article will be shown, how the internet has evolved in managing identities, what problems arose, and how new data architectures help build applications on top of privacy rights. Both technological and ethical perspectives are viewed to answer which guidelines should be considered to fulfill the upcoming branch of decentralized services and what we can learn from historical schemes regarding their privacy, accounting, and user data.
Während Blockchain großes Potenzial bietet und erste Anwendungen bereitstehen, ist eine der größten Nut-zungsbarrieren von Blockchain-Anwendungen, dass Novizen Blockchain nicht verstehen. In der vorliegenden Onlinestudie (N = 68) wurden daher unterschiedliche Lernmaterialien (neutral vs. interessant) genutzt, um No-vizen Blockchain näher zu bringen. Weiterhin wurde untersucht, ob das Interesse am Thema, der Bildungsstand, das Alter oder das Geschlecht einen Einfluss auf die Nutzungsintention, das subjektiv eingeschätzte oder das objektive Verständnis haben. Interesse, Alter und Bildung standen im Zusammenhang mit dem Verständnis, die Nutzungsintention unterschied sich hingegen nur bei unterschiedlichem Interesse. Zudem kommt die Studie zu dem Schluss, dass ein mangelndes subjektives Verständnis die eigentliche Nutzungsbarriere darstellt, nicht jedoch ein mangelndes objektives Verständnis. Des Weiteren weist die Studie auf Personengruppen hin, die einen anderen Informationsbedarf aufweisen, um von Blockchain bzw. der Digitalisierung allgemein zu profitieren.
Rollen und Aufgaben Interdisziplinärer Projektteams zur Blockchain-Integration im Unternehmensumfeld
(2021)
Bei der Einführung von Blockchain-Lösungen im Unternehmensumfeld sind zahlreiche Unternehmensfunktionen und Mitarbeiter unterschiedlicher Disziplinen involviert, deren Zusammenarbeit zum einen notwendig sind, zum anderen jedoch auch zahlreiche Herausforderungen hervorrufen. Relevante Rollen und Disziplinen werden in diesem Paper identifiziert und beschrieben, um Handlungsempfehlungen für die interdisziplinäre Zusammenarbeit und somit zur erfolgreichen Integration von Blockchain-Lösungen in Unternehmen und insbesondere unternehmensübergreifenden Geschäftsbeziehungen zu entwickeln. Auf Basis existierender Blockchain-Projekte werden die Rollen „Management und Finanzen“, „Supply Chain Management“ und „IT und IT-Sicherheit“ fokussiert und entlang eines Vorgehensmodells zur Integration mit konkreten Rollenbeschreibungen und Aufgaben beschrieben.
Blockchain and other distributed ledger technologies are evolving into enabling infrastructures for innovative ICT-solutions. Numerous features, such as decentralization, programmability, and immutability of data, have led to a multitude of use cases that range from cryptocurrencies, tracking and tracing to automated business protocols or decentralized autonomous systems. For organizations that seek blockchain adoption, the overwhelming spectrum of potential application areas requires guidance reducing complexity and support the development of blockchain-based concepts. This paper introduces a classification approach to provide design and implementation guidance that goes beyond current textbook classifications. As an outcome, a typology for management and business architects is developed, before the paper concludes with an instantiation of existing use cases and a discussion of their classes.
Bitcoin's energy consumption and social costs in relation to its capacity as a settlement layer
(2021)
Bitcoin runs on energy. The decentralized network’s amount of energy consumption has resulted in multifaceted discussions about its efficiency and environmental impact. To put Bitcoin’s energy consumption into perspective, we propose to relate (a) the energy consumption in TWh and (b) resulting social costs in the form of carbon emissions to the Dollar value settled on the Bitcoin network. Both metrics allow to relate and quantify the capacity of Bitcoin as a settlement layer to the network’s energy consumption and resulting carbon missions, or social costs. We find that in early 2021 Bitcoin (a) settles between $2,333 and $7,555 for each Dollar spent on energy and (b) that, on average, a Dollar settled on the Bitcoin blockchain causes in social costs between 0.007% and 0.01%, depending on the estimated energy consumption converted into the costs of carbon emissions. These results help to assess the efficiency, cost and sustainability of Bitcoin and may allow a comparison of Bitcoin with existing settlement base layers such as Fedwire or gold
Ziel dieser Untersuchungen war die Erforschung und Entwicklung einer neuartigen opto-akustischen Messtechnologie für eine mobile, berührungslose, zerstörungsfreie Bestimmungsmethode des strukturellen Zustands von Asphaltfahrbahnen, speziell der dafür notwendigen laserinduzierten Signalerzeugung. Diese Messtechnologie basiert auf der Impulseinkopplung hochenergetischer Laserpulse, die in die Fahrbahnoberfläche eingetragen werden und auf der Auswertung der Ausbreitungs- und Reflexionsmuster der so generierten Körperschallwellen.
Hierfür wurden Versuche zur Bestimmung der generellen Einflussparameter hinsichtlich der laserinduzierten Signalgenerierung vorgenommen. Ziel war die Generierung von Schockwellensignalen mit Frequenzen von 1 Hz bis 20 kHz mit ausreichender Signalstärke & -reichweite für die Anwendung einer MASW-Vermessungsmethode (MASW – „Multichannel Analysis of Surface Waves), welche für die anschließende Signalzuordnung in einem horizontal geschichteten Medium (Asphaltfahrbahn, notwendig ist.
Exzellentes Prozessverständnis und ständige Prozesskontrolle sind der Schlüssel zum Erfolg in der Lasermaterialbearbeitung.
Ein neues Konzept für das Offline- und Online-Fokustracking der PRIMES GmbH soll ständige Prozessüberwachung ermöglichen. Verbesserte Prozesskontrolle führt zu weniger Ausschuss, steigender Verfügbarkeit, macht Service planbar und reduziert unter dem Strich die Gesamtkosten der Produktion.
Hochkontrast-Ultrakurzpulsmessungen für fortgeschrittene Industrieanwendungen und Laserentwicklung
(2021)
Femtosekunden-Ultrakurzpulslaser haben eine immer größere Bedeutung für eine Vielzahl von Materialbearbeitungsprozessen.
Dabei adressieren auch immer mehr Untersuchungen die Abhängigkeit der Prozessqualität von der Laserpulsdauer [1-3], welche im Allgemeinen durch die Halbwertbreite des Pulses beschrieben wird. Über die Annahme einer Gauss- oder Sech2-förmigen Pulsform lässt sich dann die Spitzenleistung und Spitzenintensität eines Laserpulses bestimmen. Bei dieser Betrachtung wird jedoch meist vernachlässigt, dass Femtosekunden-Laserquellen auch Pulsenergien im Untergrund des Hauptpeaks im Picosekunden-Bereich haben können, welche mit herkömmlichen Pulsmessmethoden, wie z.B. kommerziellen, kollinearen SHG-Autokorrelatoren nur schwer zu identifizieren sind. Hier zeigen wir unterschiedlichste Messungen mit dem neuen Hochkontrast-Autokorrelator der APE GmbH und demonstrieren deren Nutzen zum Identifizieren der tatsächlichen Pulsenergie im Femtosekunden-Hauptpeak.
Die unerwünschte Emission von Röntgenstrahlung zählt nach Technischer Regel Optischer Strahlung zu den Gefährdungen durch indirekte Auswirkungen von Laserstrahlung und führt bei bestimmten Bestrahlungsbedingungen dazu, dass UKP-Laseranlagen als Anlage zur Erzeugung ionisierender Strahlung unter das Strahlenschutzgesetz (StrlSchG) fallen. Aus Grundlagenuntersuchungen ist bekannt, dass in Laserprozessen mit hochintensiven Laserpulsen gefährliche Röntgenstrahlung mit Photonenenergien > 5 keV freigesetzt werden kann. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass eine Vielzahl von Bestrahlungskenngrößen sowie die Prozessführung sowohl die spektrale Verteilung als auch die Höhe der Röntgenemissionen beeinflussen. So entstehen bei hochrepetierenden Laserprozessen durch die Wechselwirkung zwischen einfallendem Laserstrahl und Laserplasma so hohe Dosisleistungen, die eine gesundheitliche Gefahr darstellen. Damit ist insbesondere beim Einsatz leistungsstarker Laserstrahlquellen in der industriellen Produktion oder im offenen Anlagenbetrieb zu Forschungszwecken der Schutz vor ungesunden Röntgenstrahlen von hoher Bedeutung.
Smart ultrafast laser processing with rotating beam – Laser micro drilling, cutting and turning
(2021)
Current micro drilling, cutting and turning processes are mainly based on EDM, milling, stamping, honing or grinding. All these technologies are using a tool with a predefined geometry that is transferred to the working piece. In contrast the laser is a highly flexible tool, which can adapt its size very fast by changing only a software setting. Thanks to the efforts in laser development during the last years, stable ultrafast lasers with sufficient average power and high repetition rates became industrially available. For using as many pulses as possible, a cost-efficient production demands for innovative processes and machining setups with fast axes movement and special optics for beam manipulation. GFH has developed a helical drilling optics, which rotates the beam up to 30.000 rpm in a very precise circle and allows furthermore to adjust the diameter and the incidence angle. This enables the laser to be used for high precision drilling and cutting and also for micro turning processes.
Das Ziel dieser Arbeit ist es bei der Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern und Galvo-Scansystemen sowohl die Prozesszeit zu minimieren als auch die Bearbeitungsqualität zu maximieren. Unter Betrachtung des Gesamtsystems aus Laser und Scanner wird unter Variation der zeitlichen und räumlichen Energieeinbringung die Bearbeitungsstrategie optimiert. Anhand von Simulationen werden Einflüsse auf die Prozesszeit wie Scangeschwindigkeit, Regelungsstrategie des Scannersystems, Position Synchronized Output (PSO) analysiert. Weiterhin wird durch reale Applikationsversuche die Bearbeitungsqualität bestimmt und komplexe Zusammenhänge dargestellt.
Pulsed laser processing of vacuum component surfaces is a promising method for electron cloud mitigation in particle accelerators. By generating a hierarchically structured surface, the escape probability of secondary electrons is reduced. The choice of laser treatment parameters – such as laser power, scanning speed and line distance – has an influence on the resulting surface morphology as well as on its performance. The impact of processing parameters on the surface properties of copper is investigated by Secondary Electron Yield (SEY) measurements, Scanning Electron Microscopy (SEM), ablation depth measurements in an optical microscope and particle release analysis. Independent of the laser wavelength (532nm and 1064nm), it was found that the surface morphology changes when varying the processing parameters. The ablation depth increases and the SEY reduces with increasing laser fluence. The final application requires the capability to treat tens of meters of vacuum pipes. The limiting factors of this type of surface treatment for the applicability in particle accelerators are discussed.
Das Laserauftragschweißen (LMD) wird heutzutage als etabliertes Verfahren der Oberflächentechnik betrachtet. Das LMD ist eine häufig verwendete Technologie für hochwertige Reparaturen, Verschleiß- und Korrosionsschutz sowie Modifikationen an bestehenden Teilen. Eine neue Variante des bekannten LMD-Prozesses ist das Hochgeschwindigkeitslaserauftragschweißen (HS-LMD). Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass der Laserstrahl die Metallpartikel schon vor dem Auftreffen auf das Werkstück aufschmilzt und nicht erst auf dessen Oberfläche. Durch die Nutzung der einzigartigen Prozessmerkmale werden neue und in ihren Eigenschaften maßgeschneiderte Beschichtungssysteme möglich. Das HS-LMD kann in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden: verschleißfeste Schichten auf Ventilen, Veredelung von Bremsscheiben, korrosionsbeständige Beschichtungen für Wellen. In der Präsentation werden aktuelle Ergebnisse unter Verwendung neuer Systemtechnologien und Prozessparameter vorgestellt.
Increasing speed in laser processing is driven by the development of high-power lasers into ranges of more than 1 kW. Additionally, a proper distribution of these laser power is required to achieve high quality processing results. In the case of high pulse repletion rates, a proper distribution of the pulses can be obtained from ultrafast beam deflection in the range of several 100 m/s. A two-dimensional polygon mirror scanner has been used to distribute a nanosecond pulsed laser with up to 1 kW average power at a wavelength of 1064 nm for multi pass laser engraving. The pulse duration of this laser can be varied between 30 ns and 240 ns and the pulse repetition rate is set between 1 and 4 MHz. The depth information is included in greyscale bitmaps, which were used to modulate the laser during the scanning accordingly to the lateral position and the depth. The process allows high processing rates and thus high throughput.
Die Oberflächenrauheit beeinflusst wesentlich die Eigenschaften und Funktionalität von Werkstücken. Außerdem hat die Rauheit einen entscheidenden Einfluss auf die visuelle Erscheinung von Oberflächen. Deshalb wurde das Laserglätten von Edelstahl X5CrNi18/10 (1.4301) untersucht. Durch die Kombination eines 10 kW – Monomode Faserlasers mit einer ultraschnellen Strahlablenkung mittels Polygonscanner können sehr hohe Geschwindigkeiten und damit sehr hohe Flächenraten umgesetzt werden. Damit konnten industrierelevante Prozesszeiten erreicht werden. Durch die Oberflächenbehandlung wurde die Ausgangsrauheit von Sa = 0,22 μm auf ~0,10 μm um ~ 55% reduziert. Es wurde eine Flächenrate von bis zu 14.190 cm²/min erreicht.
Beam shaping and splitting with diffractive optics for high performance laser scanning systems
(2021)
Diffractive optical elements (DOEs) enable novel high performance and process-tailored scanning strategies for galvanometer-based scan heads. Here we present several such concepts integrating DOEs with laser scanners and the respective application use cases. Beam shaping DOEs providing a homogeneous fluence over a custom defined profile, such as a rectangular Top-Hat, enable increased process quality in Laser-Induced Forward Transfer (LIFT) compared to the Gaussian beam of the laser source. We show that aberrations which occur over the necessary large wafer-sized image field can be eliminated through the use of a synchronous XY-stage motion. Another application that benefits from the use of DOEs is laser drilling. Drilling in display and electronics manufacturing demands high throughput that can only be achieved through the use of beam splitting DOEs for parallel processing. To this end, the joint MULTISCAN project is developing a variable multi-beam tool capable of scanning and switching each individual beamlet for increased control.
In Zusammenarbeit mit dem Laserinstitut Hochschule Mittweida und gefördert im InnoTeam Programm der Sächsischen Aufbaubank wurde der Einfluss der Pulsdauer und des Burstmodus auf die Effizienz und Oberflächenqualität bei der Gravur von Werkzeugmaterialien mittels ultrakurzer Laserpulse erforscht und optimale Bearbeitungsregime gefunden. Die Kombination geeigneter Gravur- und Glättungsparameter sowie die Verwendung des Burstmodus im optimalen Fluenzbereich ermöglicht einen hochproduktiven Materialabtrag bei minimaler Anlagerung von Debris und minimaler Rauheit des Gravurbodens. Ebenfalls wurden Untersuchungen zu den bei der Ultrakurzpulslaserbearbeitung emittierten Röntgenstrahlung durchgeführt. Daraus resultiert eine gesteigerte Verantwortung für die Betreiber von Laseranlagen mit Ultrakurzpulslaser und den
Lasermaschinenbau.
Ultrakurzpuls-Laser haben sich in den vergangenen Jahren weit verbreitet, um hochpräzise Mikrostrukturen direkt in nahezu jedem Material zu realisieren. Trotz der derzeitigen Verfügbarkeit von UKP-Hochleistungslasern (bis zu mehreren hundert Watt) ist es immer noch eine Herausforderung, große Flächen, wie sie für Prägezylinder für Rolle-zu-Rolle Anwendungen benötigt werden, in einer für die industrielle Produktion akzeptablen Bearbeitungszeit zu strukturieren. In diesem Beitrag wurde ein hochkompakter ps-Laser mit Repetitionsraten von bis zu 8 MHz und einer mittleren Leistung von 500 W durch ein diffraktives optisches Element (DOE) auf 16 parallele Strahlen verteilt. Die Leistung wurde durch einen akusto-optischen Modulator pro Strahl moduliert.
Integriert in ein ultrahochpräzises Zylindergravursystem wurden die 16 Spots mit einer Genauigkeit von < 1 μm synchronisiert. Auf der Zylinderoberfläche wurden in einem Spot-zu-Spot Abstand von 20 μm Einzelspotdurchmesser von 13 μm erreicht. Verschiedene funktionale Mikrostrukturen wurden als Master realisiert.
Die Entwicklung von smarten Devices und Wearables erfordert individuelle Leiterstrukturen und leichte Elektronikbauteile. Die Schaffung von leitfähigen Strukturen auf bisher ungenutzten Flächen wie Gehäuseteilen ist ein wichtiger Entwicklungsschritt zur Reduzierung von Gewicht und Bauraumgröße. Der Inhalt dieses Artikels beschäftigt sich mit einem laserbasierten Verfahren, dass für spritzgegossene Kunststoffe verwendbar ist. Die jeweilige Oberfläche wird laserstrukturiert, danach in wässriger Lösung bekeimt und im Anschluss stromlos verkupfert. Für eine erfolgreiche und homogene Verkupferung sind die Laserparameter und die Parameter der Nasschemie von entscheidender Bedeutung.
The shape-memory Nitinol as a nickel-titanium alloy is widely used in actuator and medical applications. However, the connection of a flange to the rod is a critical point. Therefore, laser rod end melting enables material accumulations to generate a preform at the end of a rod, followed by die forming, so that the flange can be generated. This process has been successfully applied on 1.4301 steel. This study is aimed to investigate laser rod end melting of shape-memory Nitinol regarding the resultant surface quality of the preforms. The results showed that spherical preforms could be generated without visible surface discoloration due to oxidation. By using different scan rates, different solidification conditions occurred which led to significantly different surface structures. These findings show that laser rod end melting can principally be applied on Nitinol to generate preforms for flanges whereby the surface quality depends on the solidification conditions.
Wir stellen einen kommerziellen Prototyp eines auf Multipasszellen basierenden Spektralverbreiterungs- und -komprimierungssystems vor. Er ist in der Lage 40 fs-Impulse von einem 250 fs-Treiberlaser mit hervorragender Effizienz von 92 % zu erzeugen, was zu einer Verfünffachung der Spitzenleistung führt. Bei der maximalen Eingangsleistung (10 W) ist die Stabilität so hoch wie die Stabilität des Treiberlasers.
We demonstrate a thulium-based fiber amplifier delivering pulses tunable between <120fs and 2ps duration at up to 228 μJ of pulse energy at a center wavelength of 1940 nm and 500-kHz repetition rate. Due to the excellent long-term stability, this system proves the ability of this technology to be integrated into ultra-fast material processing machines.
Die Laserablation als Verfahren der Präzisionsbearbeitung gewinnt sowohl in den Bereichen der Forschung als auch der industriellen Fertigung an Bedeutung. Insbesondere für industrielle Anwendungen stellt neben den erreichbaren Genauigkeiten die Prozesseffizient einen wichtigen Faktor dar. Meist werden für Untersuchungen in der Forschung polierte Oberflächen für die Untersuchung des Ablationsprozesses verwendet. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Ablationseffizienz von Metallen bei der Bearbeitung mit gepulster Laserstrahlung in Abhängigkeit der Oberflächenrauheit. Erste Ergebnisse zeigen Unterschiede zwischen der Bearbeitung mit kurzen Pulsen und ultrakurzen Laserpulsen. Während bei der Bearbeitung mit kurzen Laserpulsen die Ablationseffizienz mit zunehmender Oberflächenrauheit steigt, zeigen ultrakurze Laserpulse ein anderes Verhalten. Es konnten zwei Regime identifiziert werden. So wurde in einem ersten Bereich eine Abnahme der Ablationseffizienz bis zu einer gewissen Rauheit festgestellt, bevor wieder eine Zunahme der Effizienz stattfindet. Weiterhin lässt sich eine Abhängigkeit der Ablationseffizienz von der Einzelpulsenergie bzw. der mittleren Leistung bei konstanter Repetitionsrate erkennen.
Mikrolinsenarrays aus Glas sind optische Bauelemente, die durch ihre Komplexität die Funktion vieler größerer Linsen gleichzeitig übernehmen können. Damit lassen sich optische Anordnungen miniaturisieren und leichter machen. Die Herstellung solcher Elemente ist aber insbesondere bei mittleren und kleinen Stückzahlen eine Herausforderung. Am ifw Jena werden daher zwei direkte Herstellungsmethoden solcher Elemente untersucht: Der Laserabtrag mit Ultrakurzpulslasern sowie der Abtrag und die Politur mit CO2-Lasern. Die Experimente zeigen eine gute Homogenität der Linsen sowie eine hohe Prozessgeschwindigkeit.
Herstellung von Mikrostrukturen zur Beeinflussung des Bahndrehimpulses elektromagnetischer Strahlung
(2021)
Am Laserinstitut Hochschule Mittweida wird seit mehreren Jahren zur laserbasierten Herstellung mikrooptischer Bauelemente geforscht. Mit dem verwendeten Maskenprojektionsverfahren können, je nach Maskenform und Bewegungsregime, unterschiedliche optisch wirksame Strukturen erzeugt werden. Durch die Entwicklung zweier neuer Verfahrensvarianten der Fluorlaser-Mikrostrukturierung wird die Herstellung von sogenannten Mikro-Spiralphasenplatten und Fork-Gittern ermöglicht. Die Verfahrensvarianten sind dabei sehr flexibel bezüglich der realisierbaren Strukturgeometrie. Mit einem Satz Masken können Spiralphasenplatten mit unterschiedlichen Konfigurationen hergestellt werden. Für die Erzeugung von Fork-Gittern, dem beugungsoptischen Pendant der Spiralphasenplatten, müssen spezielle Kalziumfluorid-Masken angefertigt werden, was ebenfalls mittels Fluorlaser-Mikrostrukturierung erfolgt.
Durch den Einsatz eines Lasers mit einer grünen Wellenlänge von 515 nm, können stark reflektierende Materialien verarbeitet werden. Dies ermöglicht auch die additive Fertigung von Kupfer und Kupferlegierungen, die mit Infrarotwellenlänge nur schwer zu verarbeiten sind. In diesem Vortrag wird der Fortschritt bei der Herstellung von Kupfer und Kupferlegierungen mit dem grünen Laser, der durch die Erforschung von Prozessparametern erzielt wurde, präsentiert, es wird auf die einzigartigen Herausforderungen der Laserbearbeitung von hochreflektierenden, hochleitfähigen Materialien eingegangen und es wird ein direkter Vergleich zur Bearbeitung mit infrarotem Laser vorgenommen. Dabei werden Eigenschaften wie das Gefüge, die Dichte sowie die Härte untersucht. Dabei werden die folgenden beiden Verfahren betrachtet: das pulverbettbasiertes Laserschmelzen und das Laserauftragschweißen. Zum Schluss wird eine Übersicht mit möglichen Applikationen und Anwendungen, die für diese Verfahren geeignet sind, dargestellt.
In diesem Beitrag wird die Herstellung von Hybridbauteilen vorgestellt, welche aus konventionellem Al-Guss und additiv gefertigten Halbzeugen bestehen und mit Hilfe des Laserstrahlschweißens gefügt werden. Der Schwerpunkt
der Untersuchungen lag auf der Bestimmung der Schweißeignung der L-PBF Komponenten (laser powder bed fusion), da hierbei auf die mechanische Vorbereitung der Halbzeuge (Drehen/Fräsen) vor dem Schweißen verzichtet wurde. In diesem Zusammenhang wurde der Einfluss der Prozessparameter auf das Gefüge und die Porenbildung beim Laserstrahlschweißen von AlSi10Mg untersucht, um das Prozessfeld einzugrenzen.
In den letzten Jahren haben sich für die additive Fertigung von metallischen Werkstoffen mit pulver- und drahtbasierten Schmelzverfahren Hochenergiestrahlverfahren mittels Laser- und Elektronenstrahl durchgesetzt. Dabei eröffnet die additive Herstellung z.B. durch Laser powder bed fusion (LPBF), auch als Selective Laser Melting (SLM) bekannt, vollkommen neue Designmöglichkeiten und Fertigungsstrategien. Zur wirtschaftlichen Herstellung größerer Bauteile bietet sich die Hybridbauweise unter Nutzung von Fügeverfahren, wie z.B.das LB- und EB-Schweißen, an. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit vergleichenden Untersuchungen zur Schweißbarkeit von aus Pulver additiv gefertigtem Material und der konventionellen Gusslegierung aus AlSi10Mg als Referenz. Unabhängig von der verwendeten Energiequelle (10 kW Monomode Faserlaser; 15 kW Elektronenstrahl) kam es beim pulverbasierten LPBF-Material zu einer ausgeprägten Porenbildung in den Schweißnähten, die beim Elektronenstrahlschweißen durch Nutzung einer Mehrspot-Technik reduziert werden konnte.
Das pulverbasierte Multi Jet Fusion Verfahren (MJF) hat sich seit der Einführung 2016 in der additiven Serienfertigung etabliert. Einige Anwendungsfelder von MJF-Bauteilen werden jedoch durch eine prozessbedingt körnige Oberfläche mit Rauheiten von Ra > 5 μm eingeschränkt. Ziel dieser Forschungsarbeit ist daher die Identifikation und Charakterisierung von Methoden zur Reduzierung der Rauheit sowie zur Anpassung der optischen und haptischen Oberflächeneigenschaften. Im Mittelpunkt steht die Glättung durch Laserstrahlpolieren (LSP). Damit ist es möglich, den PA12-Kunststoff lokal aufzuschmelzen und die Rauheit auf Ra < 1 μm zu reduzieren. Anschließend können zusätzlich Verfahren wie Metallisieren oder Pulverbeschichten eingesetzt werden, um funktionelle Eigenschaften der Bauteiloberflächen anzupassen.
Ziel dieser Untersuchungen war die Erforschung der Grundlagen für die Entwicklung einer neuartigen optoakustischen Messtechnologie für eine mobile, zerstörungsfreie Bestimmungsmethode des strukturellen Zustands von Asphaltfahrbahnen. Diese basiert auf der Impulseinkopplung hochenergetischer Laserpulse, die in die Fahrbahnoberfläche eingetragen werden und auf der Auswertung der Ausbreitungs- und Reflexionsmuster der so generierten Körperschallwellen. Hierfür wurden in einem ersten Schritt Laborversuche zur generellen Signalgenerierung durch laserinduzierte Schockwellen in Asphaltkörpern vorgenommen und deren potenzielle Ausbreitungsreichweite für die Anwendung auf realen Asphaltfahrbahnen untersucht. Für die Untersuchung an den Asphaltprobekörpern wurde eine Laboranlage mit einem integrierten KrF-Excimerlaser LPX Pro 305F (Wellenlänge 248 nm, Pulsdauer 30 ns, Pulswiederholfrequenz 1-50 Hz & maximale Pulsenergie 1,2 J) verwendet
Moderne Hochleistungslaser mit ultrakurzen Pulsdauern benötigen angepasste Prozessregime zum effizienten Umsatz der hohen bereitgestellten optischen Leistungen bei der Materialbearbeitung. Eine Möglichkeit ist die Aufteilung des Laserstrahles in mehrere Teilstrahlen zur simultanen Bearbeitung. Erste Ergebnisse in diesem Regime zeigten spezielle Anordnungen des sich wieder abgelagerten Materials auf der Materialoberfläche. Diese Anordnungen wurden bei verschiedenen geometrischen Pulsabständen, Pulsenergien und Pulsanzahlen reproduzierbar erzeugt. In Abhängigkeit der Parameter der Multispot-Ablation und der resultierenden unterschiedlichen Interaktionen konnten neben runden Debris-Anordnungen auch Materialjets aus agglomerierten Partikeln oder Anhäufungen des Debris zwischen den Laserspots erzeugt werden. Die Materialjets erreichen Ausdehnungen von bis zu mehrerer Hundert Mikrometer.
Ein übergeordnetes Ziel ist es, neue Untersuchungs- und Simulationsmethoden zu entwickeln, die es gestatten, bereits in einer frühen Produktentwicklungsphase ganzheitlich quantitative und prädiktive Aussagen hinsichtlich der physikalischen und thermomechanischen Eigenschaften des Produktes vorherzusagen bzw. treffen zu können. Im Mittelpunkt stehen dabei die thermisch induzierten Störgrößen, die zu Fokus-Shift, Strahllageinstabilitäten
oder aber Änderungen der Strahlungsintensität führen, welche besonders kritisch bei der Verwendung von hochbrillanten Laserstrahlquellen sind. Diese Einflussgrößen sind derzeit nicht realistisch vorhersagbar bzw. höchstens auf eine Domäne, als optimierte Vorhersage in der Entwicklung von neuen Lasermaterialbearbeitungsanlagen möglich. Hierzu soll eine Kopplung von optischer, thermischer und mechanischer Simulation (gekoppelte Multiphysikmodelle) zur Auslegung von Strahlführungs- und Strahlformungselementen für eine Lasermaterialbearbeitungsanlage durchgeführt werden.
Al-Si-Legierungen werden bevorzugt zur Fertigung von Druckgusserzeugnissen eingesetzt. Die Einsatzbereiche für diese sind sehr vielschichtig und erstrecken sich über viele Branchen, wie bspw. die Automobil- und Luftfahrtindustrie. Wegen der komplexen Prozessführung und der Vielzahl an Einflussgrößen unterliegt der Gussprozess mittleren Ausschussraten von ca. 10 %. Dabei führen kleinste Defekte, wie Poren oder Gestaltabweichungen im Bereich von Dichtflächen dazu, dass die Funktionalität des Bauteils nicht mehr gegeben ist. In diesem Fall wird das Bauteil wieder der Schmelzebeschickung zugeführt und erneut gegossen. Daraus resultieren Leerzeiten in nachgelagerten Prozessschritten oder eine Überproduktion. Ein Ansatz um dies zu umgehen, stellt die Instandsetzung der Defektstellen mittels automatisiertem Laserauftragschweißen dar. In der vorliegenden Veröffentlichung erfolgte dazu eine umfassende Prozesscharakterisierung. Prozessgrenzen, die Optimierung
des Aufmischungsgrades und die Adaption des Energieeintrages beim Volumenaufbau wurden untersucht.
Das am LHM etablierte Verfahren des Mikro-SLM ist eine Weiterentwicklung des bereits seit mehreren Jahren in der Industrie etablierten „makroskopischen“ Selektiven Laserschmelzen (SLM). Unter Verwendung von idealen Parametern wurden unter Zuhilfenahme der VDI3405 Bauteile, Teststrukturen unterschiedlicher Art und Struktur und ein Demonstrator aus den Edelstahlpulvern 316L und 17-4PH angefertigt. Die Besonderheiten des Verfahrens sind der geringe Fokusdurchmesser von <30 μm und die geringen Pulverkorngrößen von <10 μm. Dadurch können Bauteile mit extrem kleinen Strukturauflösungen realisiert werden.
Durch Anwendung von Röntgenbeugung (XRD) unter Verwendung von Synchrotronstrahlung konnte der erste direkte Nachweis lokaler Kristallisation dünner Co-Fe-B-Schichten (10 nm), hervorgerufen durch Laserbestrahlung (λ = 1064 nm), erbracht werden. Untersucht wurde die Abhängigkeit der Kristallisation von verschiedenen Bestrahlungsparametern, wie Scangeschwindigkeit und Intensität (cw). Zudem wurde ein Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren des Heizens im Vakuumofen durchgeführt, wobei hier Heiztemperatur und –dauer variiert wurden. Eine systematische Untersuchung dünner Co-Fe-B-Schichten mit unterschiedlicher Stöchiometrie und zusätzlichen verschiedenen benachbarten Schichten aus Ru, Ta und MgO mit Hilfe von XRD und SQUIDMagnetometrie ermöglichte die detaillierte Aufklärung der Kristallisationszusammenhänge.
We propose a method for edge detection in images with multiplicative noise based on Ant Colony System (ACS). To adapt the Ant Colony System algorithm to multiplicative noise, global pheromone matrix is computed by the Coefficient of Variation. We carried out a performance comparison of the edge detection Ant Colony System algorithm among several techniques, the best results were found in the gradient and the coefficient of variation.
Beim Schnellladen von Elektrofahrzeugen über die CCS-Schnittstelle kommt es zu sporadischen Abbrüchen der Ladevorgänge.
Eine Störung der sicherheitsrelevanten Ladekommunikation zwischen Ladestation und Fahrzeug ist ein häufiger Grund. In der Arbeit werden die Einflussgrößen für einen erfolgreichen Ladevorgang aus Sicht der EMV erläutert.
Ziel der aufgeführten Untersuchungen ist es, die Ursachen zu ermitteln und Abhilfemaßnahmen zu entwickeln, welche möglichst einfach technisch zu realisieren sind. Der Fokus wird dabei auf Bereiche der Ladesysteme gelegt, die bisher noch nicht ausreichend spezifiziert sind.
Die vorliegende Arbeit behandelt den Aufbau und die Charakterisierung von Prüfzubehör für das Aufladen von Elektrofahrzeug-Batterien an einem Wechselstrom-Anschluss. Die gemessenen Störspannungspegel dieses Prüfzubehörs zeigen die Eignung für Zulassungs-Messungen nach der internationalen Vorschrift UN ECE – R 10. Der modulare Aufbau ermöglicht die Anpassung an zukünftige Anforderungen oder an das Laden am Gleichstromanschluss.
Die Industrie fordert verstärkt die mobile Einsetzbarkeit von ERP-Systemen, verbunden mit einer hohen Daten und Informationssicherheit [1]. Zur räumlich und zeitlich flexiblen Erfassung und Nutzbarmachung digitaler Daten mittels mobiler Endgeräte erfolgte im Eerbundforschungsprojekt Framework Enriched
Data Assembly – FrEDA die webbasierte Entwicklung eines praxistauglichen und industrieorientierten Frameworks. Dieses Framework ist verantwortlich für den Datenaustausch zwischen Mini- oder Kleinanwendungen (Apps) und datenbankbasierter Software (ERP-System) und findet Anwendungen in Montageprozessen und der dazugehörigen Logistik. Der Beitrag zeigt Möglichkeiten, wie an manuellen Montagearbeitsplätzen die Daten aus dem ERP-System über das Framework direkt mit den digitalen Etiketten (Electronic Shelf Label - ESL) verknüpft und visualisiert werden können. Ein Beispiel ist die Applikation der Auftragsbegleitkarte aus dem ERP-System, um damit die Prozessschritte auf den Electronic Shelf Labels am Montagearbeitsplatz automatisiert anzuzeigen.
Autonome, fahrerlose Einzelfahrer bei der Bahn können ein Ansatz sein, um wieder mehr insbesondere Güterverkehr von der Straße auf die Schiene zu holen. Hintergrund, Probleme und Lösungsansätze werden aufgezeigt. Dann erfolgt eine Vorstellung der in den letzten Jahren an der Hochschule Mittweida vor allem im Rahmen studentischer Projekte entwickelten Modellanlage zu ATLAS – „Asynchroner Transport-, Logistik- und Automatisierungsmodus auf der Schiene“. Das System wurde bereits auf der IWKM 2018 vorgestellt, seitdem gibt es signifikante Weiterentwicklungen insbesondere im Rahmen studentischer Arbeiten. Diese werden auch im Bezug zur realen Technik des autonomen und vernetzten Fahrens beschrieben und Perspektiven aufgezeigt.
At a global level, different studies disclose that transport systems are responsible for 25% of CO2 emissions. In the context of sustainable mobility, one of the challenges in the short term is associated with the research and improvement of alternative fuels, which should allow a fast decrease in the generation of greenhouse gases due to sustainable transport means. In this sense, green hydrogen can play a fundamental role. Green hydrogen is the basis for producing synthetic fuels, which can replace oil and its derivatives. Synthetic fuels or e-fuel are hydrocarbons produced from carbon dioxide (CO2) and green hydrogen (H2) as the only raw materials. H2 or efuel could be used in many sectors (manufacturing, residential, transportation, mining and other industries). In this study, different applications of hydrogen are evaluated by techno-economic analysis. The main variable that affects the production of hydrogen and its derivatives is the cost of electricity. Considering the renewable energy potential of Chile, it is feasible to develop in Chile the green hydrogen production as an energy vector, which would be technically and economically viable, together with the environmental benefits
In ländlichen Räumen bestehen große sowie wachsende Herausforderungen bei der Versorgung mit öffentlichen Verkehrsangeboten. Zugleich besitzt ländliche Mobilität große Potenziale in allen drei Nachhaltigkeitsdimensionen. Im Projekt „Smarte Mobilitätsketten im ländlichen Raum“ entwickelt ein interdisziplinäres Team aus Wissenschafts- und Praxispartnern bis Ende 2021 komplementäre Lösungen für den ÖPNV im Erzgebirge auf Basis vernetzter, multimodaler Angebote. Die Betrachtung reicht über neue Service-, Wege- und Wertschöpfungsketten bis hin zur Bewertung der Umsetzbarkeit und Vorteilhaftigkeit. Im Beitrag werden das Projektdesign, der angewendete Methodenmix und die Schnittstellen zwischen Gesellschaft/Nutzern, Technologie, Markt sowie Recht aufgezeigt und erste Zwischenergebnisse zu identifizierten Innovationsbarrieren, Verbesserungsmöglichkeiten sowie zu neuen Denkansätzen und Modulbausteinen für ländliche Mobilität präsentiert.
In this paper, we designed, implemented, and tested a special surveillance camera system based on a combination of classical image processing algorithms. The system’s sub-objective consists of tracking experimental vehicles driving on a defined trajectories (Rail) in real time. Furthermore, it analyzes the scene to collect additional vehicles & rail-related information. The system then uses the gathered data to reach its main objective which confines oneself in independently predicting vehicles collision. Consequently, we propose a hybrid method of detecting and tracking ATLAS-vehicles efficiently. To detect the vehicle at the beginning of the video, periodically every n-frame, and in the case where the tracked vehicle has been lost, we used Histogram Back-Projection. By contrast, Kernelized correlation filter is used to track the detected vehicles. Combining these two methods provides one of the best trade-offs between accuracy and speed even on a single processing core. The proposed method achieves the best performance compared with three different approaches on a custom dataset.
Mit diesem Beitrag wollen wir Ihnen einen Einblick zum gezielten Einsatz der Blockchain-Technologie für Mobilitätsanwendungen geben.
Im Fokus steht dabei die Entwicklung der digitalen Identität für verschiedene Mobilitätsträger. Dabei werden heutige und zukünftige Anforderungen aufgezeigt und aktuelle Entwicklungen betrachtet. Mit der dezentralen Blockchain-Technologie soll beispielsweise ein Fahrzeug in der Lage sein, seine digitale Identität selbst zu verwalten, ohne von einem zentralen Identitätsdienstleister abhängig zu sein. Am Beispiel einer dezentralen Plattform für Sharing Mobility im ländlichen Raum wird die Bedeutung digitaler Identitäten für Mobilitätsträger erforscht und ein Ausblick auf zukünftig in der Geschäftswelt autonom handelnde Fahrzeuge gegeben. Es wird praxisnah gezeigt, wie die Blockchain-Technologie helfen kann, die Anforderungen an eine digitale Identität für Mobilitätsträger zu erfüllen und wie diese in einem nachhaltigen Geschäftsmodell Anwendung finden kann
Der Technologiesprung zum autonomen Fahren steht kurz bevor – und damit auch die Umsetzung im öffentlichen Straßenverkehr. Was technisch bereits in greifbare Nähe gerückt ist, stellt juristisch aber eine große Herausforderung dar. Wie soll autonomes Fahren reglementiert werden? Haftungs- und Strafbarkeitsfragen müssen vollkommen neu gedacht werden – und sind vermutlich nicht rechtssicher lösbar. Gleichzeitig gerät der deutsche Gesetzgeber unter internationalen Umsetzungsdruck.
Automatisierte und vernetzte Fahrfunktionen sind bei vielen Herstellern / OEMs bereits verbaut.
Dabei ändert sich der Charakter dieser Funktionen von der reinen Anzeige über unterstützende Eingriffe hin zur automatisierten Bewältigung von Fahraufgaben. Wir zeigen wie diese Fahraufgaben durch die Vernetzung der Fahrzeuge mit der Infrastruktur, aber auch mit anderen Verkehrsteilnehmern zur Steigerung der Effizienz und Verkehrssicherheit beitragen kann. Dafür werden bestehende und in der Entwicklung befindliche Nachrichtentypen untersucht und deren Beiträge zur Mobilität der Zukunft herausgearbeitet. Abschließend werden die Testkorridore
in verschiedenen sächsischen Städten betrachtet, die speziellen Arbeitsinhalte dargestellt und ein Ausblick auf weitere Entwicklungen und den Betrieb solcher Testfelder am Beispiel Sachsen vorgenommen.
Das Themenfeld Bauen trägt wesentlich zum Klimawandel bei. Bisher wird versucht, mit Effizienz- und Konsistenzmaßnahmen in Erstellung und Betrieb gegen eine weitere Aufheizung zu wirken. Die Nachhaltigkeitsstrategie der Suffizienz wird bisher kaum verfolgt, ein vor kurzem begonnenes Fallbeispiel zur Erhöhung von Wohnflächeneffizienz wird nachfolgend dargelegt.