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We report on our recent progress in creating a new type of compact laser that uses thulium-based fiber CPA technology to emit a central wavelength of 2 μm. This laser can produce pulse energies of >100 μJ and an average power of >15 W. It is designed to be long-lasting and is built for industrial use, making it a great fit for integration into laser machines used for materials processing. These laser parameters are ideal for working with semiconductors like silicon, allowing for tasks such as micro-welding, cutting of filaments, dicing, bonding and more.
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.
A Systematic Literature Review on Blockchain Oracles: State of Research, Challenges, and Trends
(2023)
To enable data exchange between the Blockchain protocol (on-chain) and the real world (off-chain), e.g., non-Blockchain-based applications and systems, a software called Oracle is used [3]. Blockchain oracle is an important component in the use of off-chain data for on-chain smart contracts. However, there is limited scientific literature available on this important blockchain topic. Therefore, in this paper, a novel systematic literature review based on intelligent methods, e.g., information linking, topic clustering and focus identification through frequency calculations, is proposed. Thus, the current state of scientific research interest, content and challenges, and future research directions for blockchain oracles are identified. This paper shows that there is little unbiased literature that does not call oracles a problem. From the results of this new literature review framework, relevant areas of data handling and verification with blockchain oracles are identified for future research.
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.
Der Einsatz von Automatisierungstechnik zur Produktion
von Einzelstücken ist in kleinen und mittleren Unternehmen derzeit häufig nicht wirtschaftlich. Gründe hierfür sind einerseits die hohen Investitionskosten und zusätzlich die notwendigen Umrüst- sowie Adaptionsvorgänge, welche in der Regel manuell vorgenommen werden müssen. Dagegen steht der aktuelle Fachkräftemangel, welcher eine effiziente Nutzung der vorhandenen Personalressourcen erforderlich macht. Durch einen Part-to-Tool-Ansatz wird im vorliegenden Beitrag ein Ansatz aufgezeigt, um die maschinelle Produktion von Einzelteilen für kleine Unternehmen im Holzbau praktikabel zu machen. Dabei wird ein 6-Achs-Knickarm-Roboter so ausgerüstet, dass dieser alle Produktionsschritte ausführen und gleichzeitig das Bauteilhandling zum Be- und Entladen übernehmen kann. Durch die Verbindung zu einer übergeordneten Steuerungsebene und der Anbindung an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle können ungelernte Mitarbeiter Einzelteile konfigurieren und automatisiert fertigen lassen.
Die additive Verarbeitung der Titanlegierung Ti-6Al-4V mittels pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen (LPBF) ist gut erprobt und in der Luftfahrt bereits im Serieneinsatz. Dabei gibt es erhebliche Einschränkungen hinsichtlich
Bauteilgestaltung und erzielbarer Maßhaltigkeit. Die Ursache dafür findet sich im thermischen Eigenspannungsprofil des Legierungssystems, was zu einem erheblichen Bauteilverzug infolge der additiven Fertigung führen kann. Daher müssen derartige Komponenten sehr steif ausgeführt werden oder es ist ein hoher Einsatz von zusätzlichem Stützmaterial erforderlich. Zur Lösung dieses Problems können metastabile Titanlegierungen, wie etwa Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr, herangezogen werden. Der vorliegende Beitrag umfasst die LPBF-Verarbeitung der Legierung Ti-5553 mit robusten Prozesskenngrößen, resultierender Oberflächengüte sowie die Untersuchung geeigneter Wärmebehandlungen mit zugeordneten mechanischen Eigenschaften
This article aims to explain mathematically, why the so called double descent observed by Belkin et al., Reconciling modern machine-learning practice and the classical bias-variance trade-off, PNAS 116(32) (2019), p. 15849-15854, occurs on the way from the classical approximation regime of machine learning to the modern interpolation regime. We argue that this phenomenon may be explained by a decomposition of mean squared error plus complexity into bias, variance and an unavoidable irreducible error inherent to the problem. Further, in case of normally distributed output errors, we apply this decomposition to explain, why LASSO provides reliable predictors avoiding overfitting.
In the field of Blockchain Technology applications and research, non-fungible tokens (NFTs) have gained significant attention in recent years. Whilst current research is focused on NFT use cases or the purchase of NFTs from an investor’s perspective, the NFT launch (i.e. primary market) from a creator’s perspective remains uncovered. However, the launch strategy is considered to be an important factor for the success of a product. Therefore, our research paper aims to explore launch strategies of NFTs. Thereby, we discuss the marketing mix instruments price (i.e. pricing strategy), place (i.e. mint mechanism), and promotion. Through an empirical approach of conducting eight expert interviews, we examine parameters that are used to define an NFT launch strategy and assess their preference of different stakeholders.
Ende Dezember 2019 infizierte sich in der chinesischen Stadt Wuhan vermutlich zum ersten Mal ein Mensch mit dem SARS-CoV-2 Virus. Um möglichst schnell nach einer Infektion reagieren zu können sind schnelle Diagnosemöglichkeiten von größter Bedeutung, um frühzeitig medizinische Maßnahmen ergreifen zu können. Zu diesem Zweck wird ein Bildverarbeitungsalgorithmus vorgestellt, der anhand von Röntgen-Thorax-Aufnahmen ermitteln kann, ob eine Virusinfektion oder eine bakterielle Infektion der Lunge vorliegt. Dieser soll vor allem zu einer schnelleren Diagnose von SARS-CoV-2 Virus-Infektionen in medizinisch unterversorgten Gebieten beitragen.
This paper analyses the status quo of large-scale decision making combined with the possibility of blockchain as an underlying decentralized architecture to govern common pool resources in a collective manner and evaluates them according to their requirements and features (technical and non-technical). Due to an increasing trend in the distribution of knowledge and an increasing amount of information, the combination of these decentralized technologies and approaches, can not only be beneficial for consortial governance using blockchain but can also help communities to govern common goods and resources. Blockchain and its trust-enhancing properties can potenitally be a catalysator for more collaborative behavior among participants and may lead to new insights about collective action and CPRs.
AnthroWorks3D: Digitalisierung von Skelettfundstücken und die virtuell osteologische Untersuchung
(2021)
In der Anthropologie werden körperliche Überreste von Menschen historischer und rezenter Zeiträume mit dem Ziel der Aufdeckung ihrer Lebensumstände untersucht. Das Projekt AnthroWorks3D der Hochschule Mittweida verbindet Methoden der Videospielentwicklung und Osteologie, um das Knochenmaterial schonend und hoch-auflösend durch eine 3D-Scanpipeline zu digitalisieren und virtuell, ortsunabhängig und parallel zu vermessen mit dem Ziel, den Verschleiß am Knochenmaterial zu minimieren und die Fundstücke möglichst vielen Forschen-den zugänglich zu machen. Die virtuelle Vermessung wurde in einem ersten Test in Zusammenarbeit der Abtei-lung für historische Anthropologie und Humanökologie des Johann-Friedrich-Blumenbach-Instituts für Zoologie und Anthropologie der Universität Göttingen evaluiert. Dabei schätzen über die Hälfte der befragten Anthropo-logen den Prototypen als Alternative zur physischen Untersuchung ein, besonders in Anwendungsfeldern, in denen das Knochenmaterial nur schwer zugänglich ist.
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.
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.
Safety, quality, and sustainability concerns have arisen from global supply chains. Stakeholders incur risk regarding these factors, given their significance and complexity. Thus, each business's supply chain risk management must prioritize product characteristics. Accordingly, an effective traceability solution that can monitor and regulate product and supply chain aspects is crucial, especially in a given scenario. This re-search paper elucidates the potential of smart contracts in blockchain to enhancing the efficacy of business transactions and ensuring comprehensive traceability within the supply chain of paper-based coffee cups The improved levels of transaction transparency and security in traditional supply chains have been achieved through the digitization of supply chain ecosystem interactions and transactions. This approach makes verifying sources, manufacturing procedures, and quality standards easier in complex supply chains. Accordingly, the integration helps stakeholders monitor and track the whole ecosystem, promoting transparency, predictability, and dependability.
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
Laser welding of hidden T-joints, connecting the web-sheet through the face-sheet of the joint can provide advantages like increased lightweight potential in manufacturing sandwich structures with thin-walled cores. However, maintaining the correct positioning of the beam relative to the joint is challenging. A method to reduce the effort of positioning is using optical coherence tomography (OCT), that interferometrically measures the reflection distance inside of the keyhole during laser deep penetration welding. In this study new approaches for targeted data processing of the OCT-signal to automatically detect misalignments are presented. It is shown that considering multiple components from the inference pattern and the respective signal intensities improve the detection accuracy of misalignments.
Smart Devices versprechen die ständige Erhebung und Kopplung von Daten mit vielfältigen Sensoren.
Mit Geräten der Gruppe für „Vital- und Ambiente-Monitoring“ lassen sich formal große Teile der Arbeitsanalytik abdecken. Auf Grund ihrer Mobilität, der Möglichkeit Daten aus verschiedenen Quellen zusammenzuführen und für
Auswertungen über eigene Rechenkapazität und individualisierte Anzeigemöglichkeiten zu verfügen, erscheinen „Smart Devices“ als ideale Ergänzung für die Analyseaufgaben für arbeitsmedizinische oder arbeitshygienische Aufgabenstellungen. Der Beitrag stellt die Ergebnisse einer entsprechenden Studie vor. Es wurden Geräteklassifikationen erarbeitet, welche die Anwendungen für verschiedene Einsatzszenarien unterstützen. Als klassische Kriterien werden die Einordnung in Abhängigkeit des Mobilitätsgrades oder die verbaute Sensortechnologie und deren Messbereich betrachtet
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
This desk research will initiate an exploration of present and potential blockchain applications in the higher education sector of Europe. The aim of this research is to create a theoretical base for a further postgraduate research and analysis, so to create an effective model/framework to augment the integration of blockchain technology into existing organizational processes, initially in higher educational institutions, but which may be adaptable and generalizable to other specific uses. Due to the novelty of the topic, academic resources related to the research area are limited. Most studies seem to focus on blockchain-based applications in industries such as finance, healthcare, and supply chain management, and there is little evidence of the impact of blockchain technology on education. This paper discusses present and suggests some potential blockchain-based applications in education in Europe and beyond. This research provides a groundwork for education and academia stakeholders, policymakers and researchers to exploit the potential of blockchain in different functions of an education system.
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.
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.
This paper looks at current projects in the field of Blockchain in education, their specific areas of application, possible advantages and weaknesses. Three examples developed by the team of authors are introduced in detail. First: Gallery-Defender a Serious Game, which was adapted to serve as a demonstrator in a stand-alone version to show the possibility to carry out exams directly from within the game and store the grades and meta-data on Blockchain. Second: Art-Quiz, an e-learning tool, which can be integrated into existing LMS systems and map exam results and further data using Blockchain technologies. Both were developed following an iterative design process. And third: The results of a focus group, which simulated the assignment of grades after an oral online exam. The three examples presented here are based on the Blockchain system Ardor/Childchain Ignis, but each demonstrator has a different set of features and approaches.
In addition, the integration of various Blockchain solutions was conceptually designed to make a Multi-Chain model possible.
Procurement processes are deemed to lack supporting digital technologies that raise efficiency and automation.
Blockchain solutions are piloted in procurement in order to offer a decentralized IT infrastructure covering these needs. This paper aims at identifying current blockchain approaches in the field of procurement and presenting affected business processes. In order to get an overview of the current state of the art, a systematic literature mapping is conducted.
Moreover, the out-comes are gathered and categorized in a classification scheme. Based on the analysis, systematic maps are presented to showcase relevant findings. Within the findings, several blockchain use cases in the field of procurement are identified and information about addressed challenges, utilized blockchain frameworks and affected business processes are extracted.
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.
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.
Ziel dieser Untersuchungen war die Charakterisierung der laserinduzierten Signalerzeugung auf Asphaltkörpern, welche speziell für die Entwicklung und Anwendung einer neuartigen opto-akustischen Messtechnologie für eine mobile, berührungslose, zerstörungsfreie Bestimmungsmethode des strukturellen Zustands von Asphaltfahrbahnen von Bedeutung ist. Diese Art der Messtechnologie basiert auf der Impulseinkopplung hochenergetischer Laserpulse, die in die Fahrbahnoberfläche eingetragen werden und aus der Auswertung der Ausbreitungs- und Reflexionsmustern der so generierten Körperschallwellen. Notwendig hierfür waren Versuche in
Abhängigkeit von verschiedenen Laserparametern (Pulsenergie, Fluenz und Strahlradius) zur Generierung von Schockwellensignalen mit ausreichend hoher Signalstärke für die Anwendung einer MASW-Vermessungsmethode (MASW – „Multichannel Analysis of Surface Waves), welche so für die anschließende Signalzuordnung in einem horizontal geschichteten Medium (Asphaltfahrbahn) umgesetzt werden kann.
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.
Over recent years, Maximal Extractable Value (MEV) has gained significant importance within the decentralized finance (DeFi) ecosystem. Remarkably, within just two years of its emergence, MEV has seen an extraction of approximately 600 million USD - a phenomenon that has sparked concerns regarding potential threats to blockchain stability.
With growing interest in the Ethereum network and the growing DeFi sector, research surrounding MEV has substantially increased. This work aims to offer a comprehensive understanding of MEV. Additionally, this research quantifies the largest types of MEV (Arbitrage, Sandwich and Liquidations) from March 2022 to March 2023. The data are then compared to other sources, revealing a general upward trend, with a particularly noticeable increase in Sandwich Attacks.
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.
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.
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.
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.
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.
Decentralizing Smart Energy Markets - tamper-proof-documentation of flexibility market processes
(2020)
The evolving granularity and structural decentralization of the energy system leads to a need for new tools for the efficient operation of electricity grids. Local Flexibility Markets (or "Smart Markets") provide platform concepts for market based congestion management. In this context there is a distinct need for a secure, reliable and tamper-resistant market design which requires transparent and independent monitoring of platform operation. Within the following paper different concepts for blockchain-based documentation of relevant processes on the proposed market platform are described. On this basis potential technical realizations are discussed. Finally, the implementation of one setup using Merkle tree operations is presented by using open source libraries.
In the swiftly changing world of academic publishing, the Sea of Wisdom platform seizes the opportunity to innovate. By combining the technologies of blockchain, decentralized finance (DeFi), and Non-Fungible Tokens (NFTs) with traditional scholarly communication, we present a groundbreaking, decentralized solution. Our design, although adaptable, primarily uses Ethereum's Virtual Machine, tapping into its robust scientific community.
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.
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.
Development of a genetic biomonitoring test for the investigation of pollinator-plant-interactions
(2021)
There is a world-wide decline in biodiversity recorded. Especially insects and accompanying pollinators are threatened. When the foraging behaviour of pollinators is understood in detail, future crop and floral pollination services can be sustained and it is possible to establish projects for the conservation of pollinators and plant biodiversity. With the use of nanopore sequencing methods it is possible to detect pollen species that were collected by pollinators by their genetic information. In this study, a protocol for portable nanopore sequencing of DNA from pollen that was collected by honey bees, bumble bees and wild bees is being designed. DNAmetabarcoding is used to identify species within the mixed DNA sample. The ITS2-region will be used as a barcode. We will investigate pollen preferences of three pollinator species by placing their hives or nests at the same. Based on the results, landscape management schemes are developed that target pollen preferences and nutritional requirements of managed and wild social bee species as well as solitary wild bees.
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.
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.
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.
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.
In der Anfangszeit der Distributed Ledger Technologies (DLT) waren die hauptsächlichen Betrachtungswinkel die der Disruption des Bank- und Finanzwesens.
Mit dem Aufkommen des Systems Ethereum im Jahr 2015, hat die Auseinandersetzung mit der Anwendung von Blockchain in weiteren Branchen, an Bedeutung gewonnen. Eine davon ist die Logistik und das Supply Chain Management (SCM). Gerade in Deutschland spielt der Logistiksektor eine große Rolle, nach der Beschäftigtenzahl ist er die drittgrößte Branche und erzielt einen Umsatz von rund 258 Milliarden Euro. Im Beitrag werden konkrete Anwendungsfelder identifiziert und gezeigt welche potentiellen Vorteile sich dort, durch den Einsatz von DLT, erzielen lassen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Einschätzung der Technologie hinsichtlich ihrer Sicherheitseigenschaften.
Im Beitrag wird den Fragen nachgegangen, ob Datensicherheit mithilfe von DLT verbessert werden kann und auf welchem Wege.
Um die Produktion bestmöglich auszulasten, sowie schnell und termintreu zu produzieren, muss die Produktionsplanung und -steuerung anstehende Arbeitsgänge zu Losen zusammenzufassen, wodurch sie die Anzahl der benötigten Rüstvorgänge und somit auch die kumulierte Rüstzeit reduziert. Während für zentral geplante und gesteuerte Produktionen bereits viele Heuristiken zur Losbildung existieren, gibt es für dezentral geplante und gesteuerte Produktionen noch keine zufriedenstellende Lösung zur Losbildung.
Wir stellen ein neues Verfahren zur dynamischen Losbildung für eine dezentral geplante und gesteuerte Produktion vor, dass unter Berücksichtigung der Durchlaufterminierung und des Kapazitätsangebotes Arbeitsgänge mit gleichem Rüstbedarf dynamisch zu Losen zusammenfasst. Das Verfahren ergänzt unsere sich selbst organisierenden Produktion um die Losbildung und zeigt in Simulationen seine Überlegenheit gegenüber gängigen Verfahren.
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.
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.
Das Selektive Laserschmelzen ist einer der vielen pulverbettbasierten Fertigungsverfahren, die in vielen Industriebereichen ihren Einsatz findet. Vorallem in der Luftfahrtbranche werden vermehrt Bauteile aus Titanlegierungen
mit diesem Verfahren hergestellt. Hohe Sicherheitsanforderungen zwingen daher, die Pulverqualität stets zu gewährleisten, weswegen die Auswirkungen bei Verunreinigungen in diesem Beitrag Untersuchungsgegenstand waren
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.
Auf dem Weg zur weiteren Digitalisierung der Produktionsprozesse hilft die gezielte Adaption von Digitalisierungstechniken aus anderen Branchen und dem Consumer-Bereich. Im Fertigungsbereich stehen die Unternehmen vor der Herausforderung, bisher auf Papier geführte Daten und Dokumente in elektronischer Weise darzustellen.
Hierfür bieten Electronic Shelf Label (ESL) eine sinnvolle Ergänzung zu klassischen Displays. Diese elektronischen Etiketten, auch als „ePaper“ bekannt, eignen sich insbesondere für die dynamische Anzeige von Daten mit niedriger Änderungsfrequenz. Auch bei hellem Tageslicht sind sie ohne Stromverbrauch sehr gut lesbar. Sie benötigen keine eigene Rechenleistung und erfordern Strom nur während der funkgestützten Übertragung neuer Datensätze.
Im Beitrag werden industrielle Anwendungsszenarien für ESL zur Unterstützung der Logistik und der manuellen Montage gezeigt. Ausgehend von Applikationen zur Beschriftung von Lagersystemen und Behältern in der Materialbereitstellung,
wird der Einsatz als digitale Auftragsbegleitkarte behandelt. Des Weiteren werden Anwendungen in der Montage sowie der Arbeitsplatz- und Maschinenbeschriftung beschrieben. Der Einsatz der ESL ist sowohl in der auftragsbezogenen Kleinserienfertigung als auch bei variantenreicher Großserienfertigung nützlich
Die ambitionierten Klimaziele, sowohl in Europa als auch weltweit, erfordern ein Umdecken der aktuellen Mobilitätskonzepte.
Das EMOTION Projekt stellt einen möglichen Lösungsansatz vor, der die Lücke zwischen elektrischen Mopeds und Motorrädern durch klimafreundliche und kostenattraktive Fahrzeugkonzepte schließen und gleichzeitig die Akzeptanz für E-Fahrzeuge durch innovative HMI Ansätze steigern soll. Dabei kommen effiziente Plattform- und Leichtbaustrategien zum Einsatz, um sowohl die Fahrzeugstruktur als auch den Antriebsstrang gleichsam effizient wie kostengünstig zu gestalten. In einer Pilotphase werden zwei im Projekt aufgebaute Fahrzeuge im Realbetrieb getestet und sowohl die Fahrzeugplattform, als auch das neuartige HMI Konzept validiert.
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.
In der aktuellen Forschung werden die Eigenschaften und Anwendungen von ultrakurzgepulster Laserstrahlung im selektiven Lasersintern von keramischen Pulvern untersucht. Die hohe Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität
prädestinieren Keramiken für vielfältige technische und medizinische Anwendungen. Hohe Rissneigung durch Temperaturgradienten im Sinterprozess, sowie die hohen Schmelztemperaturen sind dabei Herausforderungen und stehen im Fokus der Technologieentwicklung. Die Nutzung einer inversen Schichterzeugungskinematik ermöglicht einen effizienten Pulverauftrag. Kerninnovation ist die Anwendung des Ultrakurzpulslasers. Mit diesem gelingt es, sowohl Zirkonoxid als auch Aluminiumoxid in verschiedenen stofflichen Konfigurationen zu sintern, wobei stabile und teilweise glasierte Oberflächen sowie stapelbare Sinterschichten erfolgreich erzeugt werden.
Cyanobacteria, prokaryotic microorganisms with basically the same oxygenic photosynthesis as higher plants, are becoming excellent green cell factories for sustainable generation of renewable chemicals and fuels from solar energy and carbon dioxide. In the presentation I will visualize the concept green cell factories by introducing and discussing two examples: (i) engineering cyanobacteria to produce the important bulk chemical and potential blend-in biofuel butanol from sunlight and carbon dioxide, so called photosynthetic butanol, and (ii) generation of a functional semisynthetic [FeFe]-hydrogenase linking to the native metabolism in living cells of the unicellular cyanobacterium Synechocystis PCC 6803.
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.
Dieses Paper beschreibt die Implementierung eines Live-Systems für die Erstellung von Cold Storage Wallets.
Ziel soll es sein, einen sicheren und einfachen Erstellungsprozess von Paper-Wallets unter hohen Sicherheitsansprüchen zu ermöglichen.
Der Quellcode ist abrufbar unter https://github.com/envake/vinktar-live
Entwicklung eines CO2-Laser Bearbeitungsprozesses für die Herstellung optischer Faserendflächen
(2023)
In der Medizintechnik, insbesondere in der minimal invasiven Chirurgie, wird der Laser häufiger als ein ideales Werkzeug genutzt, um operative Eingriffe mit kleinstmöglichem Trauma sehr effizient durchzuführen. Dabei muss die Strahlung des Lasers in der minimal invasiven Laserchirurgie in eine medizinische Lasersonde eingekoppelt und zumeist mithilfe eines Katheters zum Ort der Behandlung geführt werden. Mit der Entwicklung von Laserquellen hin zu höheren Ausgangsleistungen, besserer Laserstrahlqualität und stärkerer Fokussierbarkeit ist auch die Entwicklung neuer Lichtwellenleiter notwendig. Im Rahmen eines geförderten ZIM-Projektes wurden neuartige Verfahrensprinzipien zur Herstellung von proximalen Endflächen durch Laserpolieren und die Realisierung unterschiedlicher End-Cap-Formen zur Laserstrahlformung am distalen Faserende entwickelt. Positive Begleiterscheinungen der neuentwickelten Lasertechnologien sind u.a. die Verbesserung der Oberflächenrauheit, der Abbau mechanischer Spannungen an den Endflächen und eine hohe Reproduzierbarkeit.
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.
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.
Entwicklung eines SLM-Prozesses für die Fertigung eines
topologieoptimierten Aufbohrwerkzeuges
(2023)
Mittels des additiven Pulverbettverfahrens Selective Laser Melting (SLM) können schichtweise Bauteile mit gleichwertigen Werkstoffeigenschaften des Vollmaterials generiert werden, wodurch sich viele Vorteile gegenüber den traditionellen Fertigungsprozessen ergeben. So können Features wie innenliegende Bohrungen für Kühlschmiermittel, bionische Strukturen zur Gewichtsreduktion oder Verstärkungen entsprechend mechanischer Belastungen in das Bauteil integriert werden. Ein weiterer Ansatz ist Gegenstand des ZIM-Projektes „FlexROUND“ und wird hier dargestellt. Durch Einbringung von filigranen Strukturen bzw. Gitternetzen in Bauteile soll eine definierte elastische Verformung unter Vorgabe einer konkreten Belastung ermöglicht werden. Dies geschieht durch Variation der Elementarzellengeometrie und der Anpassung der Gitterkonstante um eine gewünschte Nachgiebigkeit zu erhalten. Durch gezielte Veränderung der Füllstrategie können somit elastische Wände aus nur einer einzelnen Laserspur generiert werden. Erste Prüfkörper aus Werkzeugstahl 1.2709 wurden im orthogonalen Drehversuch am Material AW-2007 und C45 getestet und deren Verformung über entsprechende Sensorik erfasst. Die aufgenommenen mechanischen Kennwerte wurden in einer Werkstoffdatenbank
zusammengetragen und dienen als Basis für die simulationsbasierte Auslegung neuer Gitternetze für eine definierte Verformung bei entsprechender Belastung. Die gezeigten Ergebnisse fließen später in die Entwicklung eines Bohr- und Reibwerkzeuges für die CFK-Bearbeitung ein, um die Prozessstabilität zu steigern, die Werkzeugstandzeit zu erhöhen und die Bohrlochqualität zu verbessern
Mit Hilfe von Schädelimplantaten werden in der sogenannten Kranioplastik Fehlbildungen sowie durch Trauma oder Krankheit entstandene Schädeldefekte behandelt. Die derzeitige Entwicklung des Implantats basiert oftmals auf Spiegelung der unbeschädigten Schädelhälfte, was durch die Patienten im Nachhinein als negativ betrachtet wird. Andere Schädelimplantate werden gar erst im OP angepasst. Mittels eines patientenspezifisch, additiv hergestellten Implantats, basierend auf den umliegenden Schädelkrümmungen sollen diese Defizite beseitigt werden. Des Weiteren ist die Implantatentwicklung gegenwärtiger Systeme zu langwierig. Mittels einer Cloud-basierten Prozesskette soll die Abstimmung zwischen Konstrukteur, Fertiger und Chirurg verbessert sowie die Entwicklungszeit deutlich verkürzt werden.
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“.
Im Produktlebenszyklusmanagement (PLM) spielt die Möglichkeit der breiten Abbildung von Daten über diverse Systeme, welche ähnliche softwaretechnische Funktionen und Inhalte abdecken, eine große Rolle. Zwischen den Systemen für die Materialmodellierung und -visualisierung, die einen Beitrag zur Erstellung digitaler Zwillinge leisten, ergeben sich große Differenzen in der Ausführung der Modelle bei ähnlichen Kategorien (Plastizität, Schäden, Temperatur etc.). Angefangen mit der unterschiedlichen Interpretation von allgemeinen Materialmodell-Ansätzen bis hin zur Bezeichnung und Definition von notwendigen Parametern, gilt es, eine Übertragbarkeit und Kompatibilität der spezifischen Modelle systemübergreifend zu ermöglichen. Dieser Beitrag verdeutlicht eine Methodik zur Erstellung und Entwicklung von Material-Mastermodellen, welche die benötigten physikalischen Eigenschaften, Korrekturparameter und Konstanten zur Abbildung diverser Materialmodelle unterschiedlicher Systeme abbilden.
Auf Basis herkömmlicher (bspw. Zugversuch) und fortschrittlicher (bspw. DIC) Werkstoffprüfungen, sowie Werkstoffdatenbanken wird dafür ein Datengerüst erstellt. Der konzipierte digitale Material-Zwilling ist in Hinblick auf unterschiedliche Anwendungen im PLM nutzbar.
Das Makro-SLM ist eine Weiterentwicklung des etablierten laser-pulverbettbasierten 3D-Drucks von Metallbauteilen (auch SLM oder L-PBF). Durch die Steigerung von Laserleistung, Spotdurchmesser, Schichtdicke und Pulverkorngröße werden Strukturauflösung im Millimeter- statt wie üblich im Mikrometer-Bereich erzeugt. Dies wiederum ermöglicht eine enorme Steigung der Aufbaurate bis aktuell 1.300 cm³/h. Es ähnelt damit den Strukturauflösungen und Aufbauraten beim Auftragschweißen. Das stützende Pulverbett bietet jedoch den Vorteil komplexere Geometrien zu realisieren. Makro-SLM vereint damit die Vorteile beider Welten: hohe Gestaltungsfreiheit bei gleichzeitig hoher Produktivität. Ziel ist es, mit dem Makro-SLM komplexe, endkonturnahe Metallbauteile in Kubikmeter-Dimensionen herstellen. In der vorliegenden Veröffentlichung werden das neue Anlagenkonzept erläutert und prozesstechnische sowie mechanische Kennwerte benannt. Abschließend werden verschiedene aktuelle Anwendungen vorgestellt und ein Ausblick zu den geplanten Entwicklungen gegeben.
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
Darstellung über das Zusammenspiel von Entwicklung und Prozess im Projekt. Was muss beachtet werden, um Produkte von Projektstart an herstellbar und montagegerecht zu gestalten, um Kosten und Prozesszeiten zu reduzieren sowie Probleme in der späteren Montage zu vermeiden? Welche Voraussetzungen werden hierfür benötigt und welche Hilfsmittel helfen bei der Entscheidungsfindung?
Der Landeserdbebendienst im Geologischen Dienst Nordrhein-Westfalen (GD NRW) überwacht mit seinem seismologischen Messnetz die Erdbebenaktivität in NRW und erfasst mögliche Auswirkungen an der Erdoberfläche. Bei stärkeren lokalen Erdbeben informiert das Erdbebenalarmsystem (EAS) des GD innerhalb weniger Minuten die zuständigen Dienststellen in NRW und die Öffentlichkeit. Für die erdbebensichere Auslegung von Bauwerken berät der GD NRW nach den aktuell gültigen Regelwerken. Hierbei werden auch Stauanlagen nach DIN 19700 besonders beachtet. Messungen zur Erfassung der Erschütterungen an Stauanlagen bieten Kooperationsmöglichkeiten zwischen Stauanlagenbetreibern und Erdbebendiensten. An der Sorpe- und Ennepetalsperre wurden die Messgeräte des Ruhrverbandes in das Messnetz des GD NRW integriert und liefern einen wichtigen Beitrag zum EAS. Es wird ein Überblick über die Erdbebenaktivität in NRW, deren Überwachung sowie über die Erdbebengefährdung nach Regelwerken für Stauanlagen gegeben.
Eine der großen Herausforderungen in der Industrie 4.0 ist die anforderungsgerechte Integration des Menschen. Es wird auch weiterhin Aufgaben in der Produktion geben, die seine hohe Flexibilität und manuelle Geschicklichkeit erfordern. Dabei kommen zunehmend neuartige technische Assistenzsysteme zum Einsatz, wie z.B. kollaborierende Roboter und Exoskelette. Diese sollen den Menschen im Fertigungsprozess optimal unterstützen. Dazu müssen sie möglichst ergonomisch gestaltet werden, um eine effiziente Mensch-Maschine-Interaktion sicherzustellen. Die menschengerechte Arbeitsgestaltung ist somit weiterhin von großer Bedeutsamkeit, auch wenn sich die Rolle des Menschen im Rahmen von Industrie 4.0 und der voranschreitenden Digitalisierung in der Fertigung verändert. Anhand von drei Beispielen wird aufgezeigt, wie dieses mit Hilfe von digitalen Menschmodellen und 3D-Simulation gelingen kann.
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.
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.
After creating a new blockchain transaction, the next step usually is to make miners aware of it by having it propagated through the blockchain’s peer-to-peer network. We study an unintended alternative to peer-to-peer propagation: Exclusive mining. Exclusive mining is a type of collusion between a transaction initiator and a single miner (or mining pool). The initiator sends transactions through a private channel directly to the miner instead of propagating them through the peerto-peer network. Other blockchain users only become aware of these transactions once they have been included in a block by the miner. We identify three possible motivations for engaging in exclusive mining: (i) reducing transaction cost volatility (“confirmation as a service”), (ii) hiding unconfirmed transactions from the network to prevent frontrunning and (iii) camouflaging wealth transfers as transaction costs to evade taxes or launder money. We further outline why exclusive mining is difficult to prevent and introduce metrics which can be used to identify mining pools engaging in exclusive mining activity.
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.
Die Autoren dieser Arbeit berichten über die Erzeugung und Nutzung von hochfrequenten kombinierten MHz - und GHz - Bursts aus ultrakurzen Laserpulsen, um eine Oberflächenlegierung auf dem Verbundwerkstoff WC - Co zu bilden. Die resultierenden Topographien, Abtragtiefen und chemischen Zusammensetzungen der bestrahlten Materialoberflächen wurden im Hinblick auf die Modifikation der Oberfläche des gewählten Verbundwerkstoffes
charakterisiert, dessen Elemente Wolframkarbid (WC) und Kobalt (Co) die Bildung einer Oberflächenlegierung nur in einer gemeinsamen metastabilen flüssigen Phase zulassen. Die Ergebnisse dieser Fallstudie zeigen, dass mit hochfrequenten Bursts ultrakurzer Laserpulse im untersuchten Parameterbereich die Bildung einer Oberflächenlegierung möglich ist, ohne dass sich die chemische Zusammensetzung von WC und Co tendenziell ändert.
Long-range tertiary interactions between RNA tetraloops and their receptors stabilize the folding of ribosomal RNA and support the maturation of the ribosome. Here, we use FRET-assisted structure prediction to develop a structural model of the GAAA tetraloop receptor (TLR) interaction and its dynamics. We build the docked TLR de novo, label the RNA in silico and compute FRET histograms based on MD simulations. The predicted mean FRET efficiency is remarkably consistent with single-molecule experiments of the docked tetraloop. This hybrid approach of experiment and simulation will promote the elucidation of dynamic RNA tertiary contacts and accelerate the discovery of novel RNA and RNA-protein interactions as potential future drug targets.
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
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.
Die manuelle Montage variantenreicher Erzeugnisse verlangt von einem Montagebeschäftigten, dass er sich mit jedem Auftragswechsel auf die veränderten Anforderungen einstellt. Je mehr unterschiedliche Erzeugnisse von einem Beschäftigten zu montieren sind, desto mehr Informationen sind vom Beschäftigten aufzunehmen und zu verarbeiten. Mit steigender Komplexität der Montageaufgabe helfen Montageanleitungen dabei, dass die Tätigkeitsausführung effektiv und effizient erfolgen kann und gleichzeitig eine Überbeanspruchung des Beschäftigten vermieden wird. In diesem Beitrag werden daher wichtige Hinweise zur Gestaltung von Montageanleitungen vorgestellt.
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.
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
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.
Nach Angaben der Vereinten Nationen haben mehr als 2 Milliarden Menschen keinen direkten Zugang zu sicherem Trinkwasser [1]. Da konventionelle Kläranlagen und bestehende dezentrale Systeme derzeit nicht in der Lage sind, die zunehmende Menge an Spurenstoffen anthropogenen Ursprungs wie Arzneimittelrückstände sicher und zuverlässig zu entfernen oder zurückzuhalten, droht die Anzahl weiter zu steigen. Photokatalytisch aktive Keramikfilter könnten diese Lücke schließen und damit die Wasserqualität verbessern. Das selektive Lasersintern bietet hierbei die Möglichkeit, Filterelemente aus photokatalytisch aktiver Vollkeramik herzustellen, die eine lange Lebensdauer und eine große aktive Oberfläche gewährleisten. Da die photokatalytisch aktive Phase der Keramik bei zu hohen Temperaturen schnell zerstört wird, werden die Keramikpartikel in eine Duroplast-Matrix eingehüllt, die mit niedrigen Laserleistungen aufgeschmolzen werden kann. Die damit hergestellten Grünkörper können nachträglich bei definierten Temperaturen ausgehärtet, entbindert und gesintert werden und sollen damit ihre photokatalytische Aktivität behalten
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.