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Im Team zum fliegenden Traum
(2024)
Werkzeugmaschinen sind im Bereich des Maschinen- und Anlagenbau die größte Branche, mit denen auch in Unternehmen anderer Bereiche (z. B. Automobilbau, Aerospace) wesentliche Teile der Bruttowertschöpfung stattfinden. (Destatis, 2022) Das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen beeinflusst in entscheidendem Maße die Produktivität der Produktionsanlage und die Qualität der darauf erzeugten Werkstücke. Sowohl fremderregte Schwingungen (z. B. Unwucht, Pulsation, periodisch schwankende Prozesskräfte) als auch selbsterregte Schwingungen (z. B. Rattern) führen zu schlechter Qualität der gefertigten Bauteile. Das dynamische Verhalten vonWerkzeugmaschinen wird durch die Masse, Dämpfung und Steifigkeit der einzelnen Komponenten (z. B. Maschinenbett, Ständer, Schlitten) als auch der im Kraftfluss liegenden Fügestellen (z. B. Führungen, Antriebe) beeinflusst. In diesem Beitrag werden die Auswirkungen von konstruktiven Modifikationen der Dämpfung in Gestellbauteilen bezüglich des dynamischen Verhaltens an der Zerspanstelle näher beleuchtet.
Offshore-Windenergie wird global zunehmend intensiver ausgebaut. Auch die deutsche Bundesregierung hat die Ausbauziele auf 30 GW installierte Leistung bis 2030 erhöht, von derzeit ca. 8 GW. Wie kann die deutsche Offshore-Windenergiebranche dies erreichen und was bedeutet das für ihre Zulieferer und Dienstleister? Vier Szenarien beschreiben mögliche Zukünfte. Technischer Fortschritt entlang der gesamten Wertschöpfungskette, Lieferkettensicherheit, Regulatorik sowie Fachkräfteverfügbarkeit sind die kritischen Erfolgsfaktoren.
Verteilnetzbetreiber müssen verschiedene Maßnahmen ergreifen, um den Herausforderungen der zunehmenden Installation dezentraler Erzeugungsanlagen zu begegnen. Die meisten dieser Maßnahmen führen zwar zur Einhaltung der Spannungsgrenzwerte, sie läsen jedoch nicht das Problem der Rückspeisung in die überlagerte Netzebene und die damit verbundenen Leistungsverluste. Im Projekt „Demo-rONT-Alternative“ wurde ein Prototyp für einen fernsteuerbaren Kabelverteiler entwickelt, um die Trennstellenverschiebung automatisiert durchführen zu können.
Der Erfolg der Energiewende in Deutschland setzt eine zunehmende Anzahl an dezentralen elektrischen Erzeugungsanlagen (EZA) voraus. Diese dezentralen EZA, wie Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerke, bringen für Verteilnetzbetreiber große Herausforderungen mit sich. Im Rahmen des geförderten Forschungsprojekts „Demonstrator Automatisierte Kabelverteil (KV) als Alternative zum regelbaren Ortsnetztransformator (DEMO rONT-Alternative)“ wurde ein neuer Ansatz für die Lösung der bestehenden Problematik erforscht. Dieser besteht in der aktiven Änderung der Topologie der Netzgebiete je nach elektrischer Last und PV-Einspeisung (Trennstellenverlagerung).
Dieses Buch vermittelt die grundlegenden Kenntnisse für den Layoutentwurf digitaler und analoger Schaltungen. Neben den ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen werden auch Werkzeugaspekte behandelt. Das Werk befähigt Ingenieure, einen Schaltplan oder eine Netzliste in eine Layoutdarstellung zur Fertigung eines integrierten Schaltkreises (IC) oder einer Leiterplatte umzusetzen. Nach einer einleitenden Übersicht zu Fertigungstechnologien, Besonderheiten der Mikroelektronik und den Aufgaben des Layoutentwurfs behandelt Kap. 2 zunächst die technologischen Grundlagen der IC-Fertigung. Darauf aufbauend werden nachfolgend alle Aspekte des Layoutentwurfs vertieft: Schnittstellen, Entwurfsregeln und Bibliotheken (Kap. 3), Entwurfsstile, -modelle und -flüsse (Kap. 4), Entwurfsschritte (Kap. 5), Besonderheiten des analogen IC-Entwurfs (Kap. 6) und schließlich Zuverlässigkeitsmaßnahmen (Kap. 7). Das Buch eignet sich als Lehrbuch in den Ingenieurwissenschaften und als Nachschlagewerk für Schaltungs- und Layoutentwickler in der Industrie.
Repräsentativ zur Erkenntnis
(2022)
In einer immer komplexeren Welt wird es zunehmend schwierig, den Blick aufs große Ganze zu bewahren. Trainingsprofis können Führungskräfte und Teams dabei unterstützen -etwas mit einer speziellen Aufstellungstechnik, der prototypischen Strukturaufstellung. Kerstin Reich erklärt anhand eines Praxisbeispiels, wie sie funktioniert.
Für das Gelingen der Wärmewende und des von Klimaschutzminister Robert Habeck eingeforderten Wärmepumpenhochlaufs gilt es mannigfaltige Herausforderungen zu lösen. Welche Chancen in diesem Zusammenhang eine Kombination von Wärmepumpe und Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) eröffnet, wird im folgenden Beitrag erörtert.
In order to evaluate the performance of different stapes prosthesis types, a coupled finite element (FE) model of human ear was developed. First, the middle-ear FE model was developed and validated using the middle-ear transfer function measurements available in literature including pathological cases. Then, the inner-ear FE model was developed and validated using tonotopy, impedance, and level of cochlea amplification curves from literature. Both models are based on pre-existing research with some improvements and were combined into one coupled FE model. The stapes in the coupled FE ear model was replaced with a model of a stapes prosthesis to create a reconstructed ear model that can be used to estimate how different types of protheses perform relative to each other as well as to the natural ear. This will help in designing of new innovative types of stapes prostheses or any other type of middle-ear prostheses as well as to improve the ones that are already available on the market.
Simulation models of the middle ear have rarely been used for diagnostic purposes due to their limited predictive ability with respect to pathologies. One big challenge is the large uncertainty and ambiguity in the choice of material parameters of the model.
Typically, the model parameters are determined by fitting simulation results to validation measurements. In a previous study, it was shown that fitting the model parameters of a finite-element model using the middle-ear transfer function and various other measurable output variables from normal ears alone is not sufficient to obtain a good predictive ability of the model on pathological middle-ear conditions. However, the inclusion of validation measurements on one pathological case resulted in a very good predictive ability also for other pathological cases. Although the found parameter set was plausible in all aspects, it was not yet possible to draw conclusions about the uniqueness and the accuracy or the uncertainty of the parameter set.
To answer these questions, statistical solution approaches are used in this study. Using the Monte Carlo method, a large number of plausible model data sets are generated that correctly represent the normal and pathological middle-ear characteristics in terms of various output variables like e.g., impedance, reflectance, umbo, and stapes transfer function. Subsequent principal component analyses (PCA) allow to draw conclusions about correlations, quantitative limits and statistical density of parameter values.
Furthermore, applying inverse PCA yields numerous plausible parameterizations of the middle-ear model, which can be used for data augmentation and training of a neural network which is capable of distinguishing between a normal middle ear and pathologies like otosclerosis, malleus fixation, and disarticulation based on objectively measured quantities like impedance, reflectance, and umbo velocity.
The hearing contact lens® (HCL) is a new type of hearing aid devices. One of its main components is a piezo-electric actuator. In order to evaluate and maximize the HCL’s performance, a model of the HCL coupled to the middle ear was developed using finite element approach. The model was validated step by step starting with the HCL only. To validate the HCL model, vibrational measurements on the HCL were performed using a Laser-Doppler-Vibrometer (LDV). Then, a silicone cap was placed onto the HCL to provide an interface between the HCL and the tympanic membrane of the middle-ear model and additional LDV measurements on temporal bones were performed to validate the coupled model. The coupled model was used to evaluate the equivalent sound pressure of the HCL. Moreover, a deeper insight was gained into the contact between the HCL and tympanic membrane and its effects on the HCL performance. The model can be used to investigate the sensitivity of geometrical and material parameters with respect to performance measures of the HCL and evaluate the feedback behavior.
Energy Communities explores core potential systemic benefits and costs in engaging consumers into communities, particularly relating to energy transition. The book evaluates the conditions under which energy communities might be regarded as customer-centered, market-driven and welfare-enhancing. The book also reviews the issue of prevalence and sustainability of energy communities and whether these features are likely to change as opportunities for distributed energy grow. Sections cover the identification of welfare considerations for citizens and for society on a local and national level, and from social, economic and ecological perspectives, while also considering different community designs and evolving business models.
Die additive Fertigung hat sich in den vergangenen Jahren wesentlich weiterentwickelt. Dabei wurde die Prozesstechnologie, Anlagen und die Werkstoffe optimiert. Für die industrielle Anwendung auch bei größeren Stückzahlen in der flexiblen Fertigung fehlen noch automatisierte Lösungen für die gesamte Prozesskette. In diesem Beitrag werden Werkzeuge und Technologie für die Reinigung interner Strukturelemente dargestellt.
Sägen ist ein häufig unterschätzter spanender Prozess. Oft kommt das Sägen nur zum Zuschnitt von Rohteilen zum Einsatz. Bei der Bearbeitung von Leichtbauwerkstoffen werden damit jedoch Schichten in Toleranz direkt auf die montagefertigen Konturen zugeschnitten. Zur Steigerung von Qualität und Zuverlässigkeit des Fertigungsprozesses werden maschineninterne und sensorische Daten überwacht, ausgewertet und in den Prozess zurückgekoppelt. Daher kommt es auf die gezielte Kontrolle der entscheidenden Parameter mit möglichst wenigen und robusten Schnittstellen an. Im Rahmen eines ZIM-Kooperationsprojektes (Hochschule Reutlingen, Hema Frickenhausen, Pragmatic Minds Kirchheim) wurde dies für einen Bandsägeprozess erforscht und umgesetzt.
Lehrbuch zur CAD-Software Creo Parametric und zur Produktdatenverwaltung mit Windchill.
3D-Volumenmodellierung, 3D-Flächenmodellierung, Blechmodellierung, Baugruppen- und Zeichnungserstellung, Definition von Normteilen, Erstellen von Animationen und dynamischen Analysen.
Verfahren zum Umgang mit großen Baugruppen und zur flexiblen Modellierung, Konstruk-tionsvarianten "Top-Down" und "Bottom-Up", Organisation von Konstruktionsprojekten über Skeletttechnik.
Neu: Konstruktion von und mit Mehrkörperobjekten, Rahmenkonstruktion in der Profilumgebung (AFX), intelligente Verbindungen (IFX), Live Simulation und Generatives Design.
Der Verschleiß von Werkzeugen bei der Zerspanung mit geometrisch definierter Schneide ist wesentliches Kriterium für die Qualität der bearbeiteten Werkstücke, die Zuverlässigkeit der Bearbeitungsprozesse sowie der Wirtschaftlichkeit. Die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung wird vor allem durch die Anzahl der mit einem Werkzeug zuverlässig bearbeitbaren Werkstücke beeinflusst. Die Standzeit / der Standweg der Werkzeuge sowie die einsetzbaren Technologieparameter sind von unterschiedlichen Faktoren abhängig. Dabei sind neben dem Werkzeug und deren Eingriffsbedingungen (z. B. axiale und radiale Zustellung) auch die Einflüsse seitens der Maschine (z. B. Steifigkeit, Eigenfrequenzen, Drehmoment), des Werkstückes (z. B. Werkstoff, Genauigkeiten) und des Bearbeitungsprozesses mit den dabei auftretenden Kräften, Drehmomenten, Drehzahlen und Vorschüben abhängig. Trotz verschiedener Bemühungen der vergangenen beiden Jahrzehnte zur Bearbeitung ohne Kühlschmierstoff oder mit Minimalmengenschmierung werden heute immer noch zahlreiche Bearbeitungsprozesse unter Einsatz von Kühlschmierstoff durchgeführt. Dadurch lassen sich aufgrund der geringeren thermischen Belastung von Werkzeug und Werkstück teilweise deutlich höhere Schnittbedingungen und/oder Standzeiten erzielen.
After more than three decades of electronic design automation, most layouts for analog integrated circuits are still handcrafted in a laborious manual fashion today. This book presents Self-organized Wiring and Arrangement of Responsive Modules (SWARM), a novel interdisciplinary methodology addressing the design problem with a decentralized multi-agent system. Its basic approach, similar to the roundup of a sheep herd, is to let autonomous layout modules interact with each other inside a successively tightened layout zone. Considering various principles of self-organization, remarkable overall solutions can result from the individual, local, selfish actions of the modules. Displaying this fascinating phenomenon of emergence, examples demonstrate SWARM’s suitability for floorplanning purposes and its application to practical place-and-route problems. From an academic point of view, SWARM combines the strengths of procedural generators with the assets of optimization algorithms, thus paving the way for a new automation paradigm called bottom-up meets top-down.
In diesem Buch erfahren Sie eine neue wirkungsvolle Lernmethode, um auf eine realitätsnahe und nachhaltige Art Inhalte zu vermitteln, Teilnehmende zu begeistern und sich von anderen Anbietern zu unterscheiden.
Begeistern Sie Ihre Teilnehmenden und Coachees durch prototypische Strukturaufstellungen in Ihren Trainings und Beratungen. Mit dieser modernen Methode erreichen Sie wirkungsvolle und nachhaltigere Lernfortschritte bei den Teilnehmenden. Der Transfer in die Praxis beginnt bereits während des Lernprozesses.
Prototypische Strukturaufstellungen simulieren typische Situationen in Organisationen. Dabei werden Themen aufgegriffen und aufgestellt, die mehrere Teilnehmende im Berufsalltag betreffen. Diese Methode wird für eine lebendige Simulation genutzt, um Verbindungen aufzuzeigen sowie Verhaltensweisen und Handlungsoptionen auszuprobieren und zu reflektieren: ähnlich wie in einem Flugsimulator. Dabei haben die Teilnehmenden die Möglichkeit, aktive und realitätsnah zu lernen. Erkenntnisse und Lösungen werden auf eine überraschende und nachhaltige Art gewonnen.
Die vorliegende Aufgabensammlung beinhaltet Übungsaufgaben, die im Rahmen der Vorlesung Fluidmechnik (4 Semesterwochenstunden einschließlich der Übungsveranstaltungen) im 3. Semester des Bachelorstudiengangs Maschinenbau an der Fakultät Technik der Hochschule Reutlingen behandelt werden. Im Bachelorstudiengang Maschinenbau ist keine Spezialisierung vorgesehen und daher erfolgt die Vermittlung von Lehrinhalten aus allen wesentlichen Bereichen des Maschinenbaus.
Current clinical practice is often unable to identify the causes of conductive hearing loss in the middle ear with sufficient certainty without exploratory surgery. Besides the large uncertainties due to interindividual variances, only partially understood cause–effect principles are a major reason for the hesitant use of objective methods such as wideband tympanometry in diagnosis, despite their high sensitivity to pathological changes. For a better understanding of objective metrics of the middle ear, this study presents a model that can be used to reproduce characteristic changes in metrics of the middle ear by altering local physical model parameters linked to the anatomical causes of a pathology. A finite-element model is, therefore, fitted with an adaptive parameter identification algorithm to results of a temporal bone study with stepwise and systematically prepared pathologies. The fitted model is able to reproduce well the measured quantities reflectance, impedance, umbo and stapes transfer function for normal ears and ears with otosclerosis, malleus fixation, and disarticulation. In addition to a good representation of the characteristic influences of the pathologies in the measured quantities, a clear assignment of identified model parameters and pathologies consistent with previous studies is achieved. The identification results highlight the importance of the local stiffness and damping values in the middle ear for correct mapping of pathological characteristics and address the challenges of limited measurement data and wide parameter ranges from the literature. The great sensitivity of the model with respect to pathologies indicates a high potential for application in model-based diagnosis.
Für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende in Deutschland ist die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) aufgrund ihrer hohen Effizienz und Flexibilität nicht mehr wegzudenken. Um die verfügbare Flexibilität einer KWK-Anlage unter Gewährleistung ihrer hohen Effizienz optimal nutzen zu können, ist an der Hochschule Reutlingen in mehrjährigen Forschungsarbeit ein prognosebasierter Steuerungsalgorithmus für Blockheizkraftwerke (BHKW) in Verbindung mit Wärmespeichern entwickelt worden.
Knochenleitungshörgerät
(2021)
Bei einem Knochenleitungshörgerät (1) umfassend eine Audioeinheit (2) und einen Hautkontaktteil (3), wobei der Hautkontaktteil (3) eine Klebeschicht (4) zur Befestigung auf der Haut (5) eines Benutzers, ein erstes Kupplungsstück (6) zum Verbinden mit einem gegengleichen zweiten Kupplungsstück (7) der Audioeinheit (2), und einen Schwingungsübertragungsteil (8) mit einer Kontaktfläche (9) zum direkten Kontakt mit der Haut (5) aufweist, wird vorgeschlagen, dass das Schwingungsübertragungsteil (8) in einem Anpassungszustand durch Andrücken an die Haut (5) mit einer ersten Anpresskraft plastisch verformbar ist, dass das Schwingungsübertragungsteil (8) in einem Betriebszustand im Wesentlichen formstabil ist, und dass das Schwingungsübertragungsteil (8) durch einen Verfestigungsschritt von dem Anpassungszustand in den Betriebszustand verbringbar ist.
Der hohe Stellenwert von Energiedienstleistungen steht für Energieversorger außer Zweifel. Der Handlungsbedarf bleibt aber nach wie vor immens, erforderliche Change-Prozesse werden erst in wenigen Fällen aktiv und gezielt gestaltet. Dies sind die zentralen Ergebnisse einer gemeinsamen empirischen Studie vom "Reutlinger Energiezentrum für Dezentrale Energiesysteme und Energieeffizienz (REZ) an der Hochschule Reutlingen und der international tätigen Unternehmensberatung kwp consulting group.
Urgent action is needed to keep the chance of limiting global warming to 1.5°C or even 2.0°C. Current outlooks by IPCC, and many other organisations forecast that this will be impossible at current pace of emission 'reductions' – Germany has already hit 1.5° warming this year. Across 2019, particularly during the UN New York Climate summit, numerous organisations declared their ambition to become net carbon neutral. Amongst these were investors and companies, including quite a number of German ones.
We apply a mixed methods approach, utilising data gathered from approx. 900 companies after Climate Week in context of the Energy Efficiency Index of German Industry (EEI), along with media research focusing on decarbonisation plans announced and initiatives pledging climate action.
With this, we analyse how German companies in the manufacturing sectors react to rising societal pressure and emerging policies, particularly what measures they have taken or plan to implement to reduce the footprint of their company, their products and their supply chain. In this, we particularly analyse whether and in what way energy- and resource consumption, as well as carbon emissions are considered in the development and lifecycle of goods manufactured. This is of huge relevance as these goods determine the future footprint of buildings, vehicles and industry.
Regarding the supply chain, current articles indicate that small and medium-sized enterprises (SME) are particularly challenged by increasing demands from their large corporate clients and an alleged lack of preparedness to be able to take and afford prompt decarbonisation action themselves (Buchenau et. al. 2019). Notably the automotive industry recently announced new models that will be 100% carbon neutral all the way through (ibid). We thus analyse if and how factors such as company size, energy intensity and sector affiliation influence a company’s plan to fully decarbonize. Ownership structure and corporate culture, it appears, significantly impact on the degree of decarbonisation action underway.
Despite strong political efforts across Europe, small and medium- sized enterprises (SMEs) seem to neglect adopting effective measures for energy efficiency. Adopting a cultural perspective and based on a study among industrial SMEs in Southern Germany, we investigate what drives decisions for energy efficiency in SMEs and how energy management contributes to closing the energy efficiency gap. The study follows a mixed-methods approach and combines eleven ethnographic case studies and a quantitative survey among 500 manufacturing SMEs in Southern Germany.
The main contribution of the paper is to offer a perspective on energy efficiency in SMEs beyond the diffusion of energyefficient technology. By contrast, our results strongly suggest that the diffusion of energy efficiency in industrial companies should not be solely reduced to decisions for technical measures. We shed light on how energy efficiency is established and the importance of energy management in SMEs.
Our study shows that energy efficiency is well established in the investigated SMEs. At the same time, establishment cannot be explained by company size or energy demand. By contrast, the contextual environment of the company and the individual leadership of the company appear to have a more substantial influence. The embedding of energy efficiency in corporate strategy, a broad spectrum of different practices, the involvement of the employees, actions for raising awareness in everyday work life, and distributing attention by organizational measures constitute the driving forces in establishing energy efficiency, and these drivers can be subsumed under the label of energy management.
Based on a survey among customers of seven German municipal utilities, we estimate two regression models to identify the most prospective customer segments and their preferences and motivations for participating in peer-to-peer (P2P) electricity trading and develop implications for decision-makers in the energy sector and policy-makers for this currently relatively unknown product. Our results show a large general openness of private households towards P2P electricity trading, which is also the main predictor of respondents' intention to participate. It is mainly influenced by individuals’ environmental attitude, technical interest, and independence aspiration. Respondents with the highest willingness to participate in P2P electricity trading are mainly motivated by the ability to share electricity, and to a lesser extent by economic reasons. They also have stronger preferences for innovative pricing schemes (service bundles, time-of-use tariffs). Differences between individuals can be observed depending on their current ownership (prosumers) or installation probability of a microgeneration unit (consumers, planners). Rather than current prosumers, especially planners willing to install microgeneration in the foreseeable future are considered to be the most promising target group for P2P electricity trading. Finally, our results indicate that P2P electricity trading could be a promising niche option in the German energy transition.
The generous feed-in tariffs (FiTs) introduced in Germany—which resulted in major growth in decentralized solar photovoltaic (PV) systems—will phase out in the coming years, making many of the existing distributed generation assets stranded. This challenge creates an opportunity for community-focused energy utilities, such as Elektrizitätswerke Schönau eG (EWS) based in Schönau, Germany, to try a new approach to assist its customers, makes the transition to a more sustainable future. This chapter describes how EWS is developing products and offering community-based solutions including peer-to-peer trading using automated platforms. Such innovative offering may lead to successful differentiation in a competitive and highly decentralized future.
Der Anspruch an Energieversorger wird wachsen: in Zukunft gewinnen vor allem Aufgaben wie die Entwicklung digitalisierter Produkte/Dienstleistungen sowie ökologische Aktivitäten an Relevanz. Dies zeigt die Hochschule Reutlingen in ihrer aktuellen Untersuchung unter Aufsichtsräten, Geschäftsführern und Führungskräften. Trotz der erwarteten Veränderungen: die Aufsichtsräte sind sich zwar ihrem Druck zu mehr Professionalisierung bewusst, scheinen aktuell aber nur mäßig für die künftigen Herausforderungen des Unternehmens gerüstet. Besonders relevant dabei: die Professionalisierung der Gremienarbeit in kommunalen EVU ermöglicht einen höheren wahrgenommenen Unternehmenserfolg. So die Studie des Reutlinger Energiezentrums and der Hochschule Reutlingen im Auftrag von fünf Unternehmen der Branche.
The Virtual Power Plant Neckar-Alb is a demonstration platform for operation, optimization and control of distributed energy resources, which are able to produce, store or consume electric energy. A heterogeneous set of distributed energy devices has been installed at the Campus of Reutlingen University by the Reutlingen Energy Centre (REZ) of the School of Engineering. The distributed energy devices have been combined to local microgrids and connected to an operative central power plant with additional participants. The demonstration platform serves students, researchers and industry experts for education and investigation of new technologies, devices and software.
A digital twin - a replica of energy devices - was established in the computing environment of MATLAB and Simulink. It simulates continuously their operation and is time synchronized and connected to the cenral energy management and control system of a virtual power plant. The model can be used as a platform for testing device performance in various conditions, working schedules and new optimization options.
Anders als Digital-ICs, die hochautomatisiert entworfen werden können, ist der Entwurf analoger ICs bis heute Handarbeit. Übliche auf Optimierung basierende Automatisierungsverfahren scheitern. Die Ursachen wurden jetzt in einem Forschungsprojekt untersucht, um neue Ansätze zur Entwurfsautomatisierung analoger ICs abzuleiten.
Ein virtuelles Kraftwerk ist ein Verbund von Energieanlagen, koordiniert von einem gemeinsamen Leitsystem, um eine bessere Ausnutzung wetterabhängiger Energiequellen oder die gemeinsame Vermarktung von erzeugtem Strom zu ermöglichen. Der Demonstrator Virtuelles Kraftwerk Neckar-Alb ist eine Demonstrationsplattform für Forschung und Lehre, die Anlagen auf dem Campus der Hochschule Reutlingen und verteilte Anlagen in der Region Neckar-Alb integriert.
The field of additive manufacturing has experienced an incredible surge over the last few years. Affordable end-user printers, which open a wide variety of new production opportunities, have spread throughout the so called "maker community", while overblown reports about the possibilities on offer have whipped up a real hype. Although new ways of making products have now become available, what can actually be achieved often lags behind people's expectations. On the one hand, this is down to component quality and the materials being used, while on the other hand, most printers found in the end-user sphere use the FDM or DLP process, which significantly restricts the printing methods that can be utilized.
This book covers the fundamental knowledge of layout design from the ground up, addressing both physical design, as generally applied to digital circuits, and analog layout. Such knowledge provides the critical awareness and insights a layout designer must possess to convert a structural description produced during circuit design into the physical layout used for IC/PCB fabrication.
In an effort to make the cultural and institutional aspects of energy efficiency in industrial organizations more visible, this article introduces a theoretical framework of decision-making processes. Taking a sociological perspective and viewing organizations as cultural systems embedded in wider social contexts, I have developed a multilevel framework addressing institutional, organizational, and individual dimensions shaping decisions on energy efficiency. The framework's development is based on qualitative empirical fieldwork and integrates insights into organizational theory; neo-institutional theory, the attention-based view of the firm, and organizational culture theories. I conclude that decisions on energy efficiency are results of problematization and theorization processes. These processes emerge between the institutional issue-field, the organization, and its members. The model explains decisions shaped by environment (external and material), organizational processes (energy-efficiency practices, climate and culture) and individuals’ characteristics. The framework serves several purposes: introducing a meta-theory of decision making, providing a concept for empirical analysis, and enabling connectivity to the research on barriers.
Bei der spanenden Bearbeitung metallischer Werkstücke mit Werkzeugmaschinen ist die Produktivität und Qualität der erzeugten Werkstücke wesentliches Kriterium für die Wirtschaftlichkeit. Zur Erreichung dieser Ziele sind genaue Kenntnisse der Leistungsfähigkeit und Eigenschaften der eingesetzten Produktionsmittel erforderlich. Dazu sind seit geraumer Zeit unterschiedliche Methoden der Untersuchung z.B. der statischen und dynamischen Maschineneigenschaften bekannt. Dazu gehören die Messung der statischen und dynamischen Nachgiebigkeit, die Aufnahme der Eigenschwingungen mittels der experimentellen Modalanalyse. Diese Methoden werden häufig nur im Laborbetrieb angewandt. In diesem Beitrag werden Kriterien dargestellt, die bei der Übertragung der Analyse auf den realen Betrieb noch zu berücksichtigen sind, um die Ergebnisse interpretieren zu können.
Die Förderung der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in kleinen und mittleren Unternehmen der Galvanotechnik stellt ein erklärtes Ziel des Landes Baden-Württemberg und des Forschungsprojekts GalvanoFlex_BW dar. Als komplexe Energieeffizienzmaßnahme stellt die Kraft-Wärme-Kopplung erhöhte Anforderungen an die Unternehmen und das professionelle Umfeld (Beratung, Service, Handwerk, Contracting). Hemmnisse zur Umsetzung der Technologie finden sich daher sowohl innerhalb der Unternehmen als auch außerhalb. Die Hemmnisse bei der Umsetzung der Kraft-Wärme-Kopplung in der Galvanotechnik sind auf unterschiedliche Ursachen zurückzuführen, wie hohe Komplexität der KWK-Technologie, schwierige Bewertung des Gesamtnutzens im Unternehmen, mangelnde personelle Ausstattung oder auch fehlende Unternehmerentscheidungen. Empfehlungen der Forschungspartner zu deren Überwindung können aus den Ergebnisses der sozial-wissenschaftlichen Begleitforschung gewonnen werden.
In den letzten Jahren hat das Gebiet der additiven Fertigung einen unglaublichen Schub erfahren. Es haben sich kostengünstige Endkonsumerdrucker in der sogenannten "Makerszene" verbreitet, die vielfältige neue Fertigungsmöglichkeiten bieten. Überzogene Berichterstattungen über diese Möglichkeiten haben einen wahren Hype ausgelöst. Trotz der entstandenen neuen Chancen zur Fertigung von Produkten bleiben die realisierbaren Möglichkeiten oft hinter den Erwartungen zurück. Einerseits liegt das an der Teilequalität und an den zur Verfügung stehenden Materialien. Andererseits kommen im Endkonsumerbereich überwiegend Drucker auf der Basis des FDM- oder DLP-Verfahrens zum Einsatz, damit ergibt sich folglich eine sehr eingeschränkte Verfahrenspalette.
Bei der spanenden Bearbeitung metallischer Werkstücke ist Verschleiß der Werkzeuge entscheidend für die Qualität der erzeugten Bauteiloberflächen und die Kosten der eingesetzten Werkzeuge. Damit ist der Werkzeugverschleiß und dessen Ursachen maßgebliches Auflegungskriterium für die Zerspanprozesse. Verschleiß wird dabei durch eine Vielzahl unterschiedlicher Parameter beeinflusst. Neben dem Werkstückwerkstoff, dem Schneidstoff und der Beschichtung sowie der Werkzeuggeometrie, sind die Schnittgeschwindigkeit, der Vorschub, die radiale und axiale Zustellung und die Prozessmedien ausschlaggebend für die Standzeit der Werkzeuge. Weitere Effekte gehen von den Eigenschaften des Werkstücks, Werkzeugs und der Maschinen aus. diese sind verantwortlich für die Entstehung von durch Instabilitäten verursachten Verschleiß. Im Folgenden wird die Systematik der Untersuchung unterschiedlich additivierter Kühlschmierstoffe auf den Verschleiß untersucht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Fehlspannung eines Stromrichters, an den eine Last, insbesondere in Form einer Drehfeldmaschine wie Asynchronmaschine, angeschlossen ist, bestimmt und ggf. kompensiert wird, wobei eine Ausgangsspannung an dem Stromrichter stufen- oder schrittweise erhöht und der sich hierbei als Sprungantwort einstellende Strom gemessen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Drehfeldmaschine beispielsweise in Form einer Asynchronmaschine, mit einer Leistungselektronik umfassend einen tromrichter sowie einer Kompensationseinrichtung zum Kompensieren der Fehlspannung des Stromrichters, sowie weiterhin ein Verfahren zum Betreiben und/oder Steuern einer solchen Drehfeldmaschine, bei dem die Fehlspannung des Stromrichters bestimmt und kompensiert wird.
After more than three decades of electronic design automation, most layouts for analog integrated circuits are still handcrafted in a laborious manual fashion today. Obverse to the highly automated synthesis tools in the digital domain (coping with the quantitative difficulty of packing more and more components onto a single chip – a desire well known as More Moore), analog layout automation struggles with the many diverse and heavily correlated functional requirements that turn the analog design problem into a More than Moore challenge. Facing this qualitative complexity, seasoned layout engineers rely on their comprehensive expert knowledge to consider all design constraints that uncompromisingly need to be satisfied. This usually involves both formally specified and nonformally communicated pieces of expert knowledge, which entails an explicit and implicit consideration of design constraints, respectively.
Existing automation approaches can be basically divided into optimization algorithms (where constraint consideration occurs explicitly) and procedural generators (where constraints can only be taken into account implicitly). As investigated in this thesis, these two automation strategies follow two fundamentally different paradigms denoted as top-down automation and bottom-up automation. The major trait of top-down automation is that it requires a thorough formalization of the problem to enable a self-intelligent solution finding, whereas a bottom-up automatism –controlled by parameters– merely reproduces solutions that have been preconceived by a layout expert in advance. Since the strengths of one paradigm may compensate the weaknesses of the other, it is assumed that a combination of both paradigms –called bottom-up meets top-down– has much more potential to tackle the analog design problem in its entirety than either optimization-based or generator-based approaches alone.
Against this background, the thesis at hand presents Self-organized Wiring and Arrangement of Responsive Modules (SWARM), an interdisciplinary methodology addressing the design problem with a decentralized multi-agent system. Its basic principle, similar to the roundup of a sheep herd, is to let responsive mobile layout modules (implemented as context-aware procedural generators) interact with each other inside a user-defined layout zone. Each module is allowed to autonomously move, rotate and deform itself, while a supervising control organ successively tightens the layout zone to steer the interaction towards increasingly compact (and constraint compliant) layout arrangements. Considering various principles of self-organization and incorporating ideas from existing decentralized systems, SWARM is able to evoke the phenomenon of emergence: although each module only has a limited viewpoint and selfishly pursues its personal objectives, remarkable overall solutions can emerge on the global scale.
Several examples exhibit this emergent behavior in SWARM, and it is particularly interesting that even optimal solutions can arise from the module interaction. Further examples demonstrate SWARM’s suitability for floorplanning purposes and its application to practical place-and-route problems. The latter illustrates how the interacting modules take care of their respective design requirements implicitly (i.e., bottom-up) while simultaneously paying respect to high level constraints (such as the layout outline imposed top-down by the supervising control organ). Experimental results show that SWARM can outperform optimization algorithms and procedural generators both in terms of layout quality and design productivity. From an academic point of view, SWARM’s grand achievement is to tap fertile virgin soil for future works on novel bottom-up meets top-down automatisms. These may one day be the key to close the automation gap in analog layout design.
On-chip metallization, especially in modern integrated BCD technologies, is often subject to high current densities and pronounced temperature cycles due to heat dissipation from power switches like LDMOS transistors. This paper continues the work on a sensor concept where small sense lines are embedded in the metallization layers above the active area of a switching LDMOS transistor. The sensors show a significant resistance change that correlates with the number of power cycles. Furthermore, influences of sense line layer, geometry and the dissipated energy are shown. In this paper, the focus lies on a more detailed analysis of the observed change in sense line resistance.
Was kann ein produzierender Mittelständler tun, damit die Möglichkeiten für einen effizienteren Umgang mit Energie in seinem Betrieb auch ausgeschöpft werden? Die Ergebnisse eines zweijährigen Forschungsprojektes in Baden-Württemberg: Energieeffizienz ist für die kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) ein grundsätzlich bedeutsames Thema, größtenteils gleichbedeutend mit anderen strategischen oder operativen Fragen. Je größer die Unternehmen, umso mehr trifft das zu ; die Unterschiede nach Energiebedarf sind hingegen gering. Erfolgsversprechende Maßnahmen sind: die Unternehmen müssen Energieeffizienz strategisch verankern und ihre Führung darauf ausrichten, sollten möglichst viele verschiedene Maßnahmen umsetzen und die Belegschaft sensibilisieren. Aber auch die gesellschaftliche Meinung "treibt" die Unternehmen zu mehr Energieeffizienz.
Im Rahmen dieses Aufsatzes soll anhand eines Praxisbeispiels aufgezeigt werden, wie sich vor dem Hintergrund des aktuellen KWK-Gesetzes die Entscheidung für eine KWK-Anlage mit einer größeren Leistung bereits heute wirtschaftlich auswirkkt. Darüber hinaus wird eine Methode zur Festlegung des optimalen Pufferspeichervolumens vorgestellt.
Das Thema Energieflexibilität und Anpassung der eigenerzeugten Energie an die Energieerzeugung aus regenerativen Energien gewinnt an Bedeutung. Regulierbare Eigenerzeugungsanlagen können zur Stabilisierung des Netzes einen enormen Beitrag leisten. Dieser Aufsatz zeigt, welchen Effekt der Einsatz von BHWK auf die Galvanikbranche hat und wie nicht nur die eigenen Energiekosten reduziert, sondern auch die Möglichkeit geschaffen wird, auf Signale der Energiewirtschaft zu reagieren, ohne die Energieversorgung zu unterbrechen.
Am Beispiel von zwei Unternehmen mit stark unterschiedlichen Strom- und Wärmebedarfswerten zeigt sich, dass aufgrund einer Amortisationszeit im günstigsten Fall von etwa 2 Jahren der Einsatz von Blockheizkraftwerken in jedem Fall wirtschaftlich lohnenswert ist. Dabei wird deutlich, dass die Auslegung des Blockheizkraftwerkes stark von den Strom- und Wärmebedarfswerten abhängt und dass der Pufferspeicher keinesfalls zu klein ausgelegt werden sollte. Das gute wirtschaftliche Ergebnis gilt bereits für den standardmäßig eingesetzten wärmegeführten Betrieb des Blockheizkraftwerkes, wobei eine intelligente stromoptimierte Steuerung mit Lastspitzenmanagement die Wirtschaftlichkeit weiter verbessert. Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass Blockheizkraftwerke auf einen längerfristigen Betrieb ausgelegt sind. Bei jährlichen Betriebszeiten von 4.000 Stunden bis 8.000 Stunden ergibt sich ein Betrieb des Blockheizkraftwerkes über 6 bis 12 Jahre.
Um die ökologischen und ökonomischen Potenzaile der Elektromobilität zu nutzen, setzen kommunale Energieversorger heute auf das Betreiben öffentlicher Ladestationen, den Handel mit Ladestationen und das Bereitstellen spezieller Elektromobilitätstarife; ebenso auf elektrifiziertes Carsharing oder das Vermieten elektrifizierter Fahrzeuge und den Betrieb elektrifizierter Omnibusse im ÖPNV. Auch die Entwicklung und Planung individueller Elektromobilitätskonzepte, teils in Kombination mit Photovoltaikanlage, gehören in einigen Unternehmen zum Portfolio. Für die Zukunft sollten Stadtwerke ihre Aktivitäten im Bereich Elektromobilität an individuell definierten Zielen und Strategien ausrichten.
Service robots need to be aware of persons in their vicinity in order to interact with them. People tracking enables the robot to perceive persons by fusing the information of several sensors. Most robots rely on laser range scanners and RGB cameras for this task. The thesis focuses on the detection and tracking of heads. This allows the robot to establish eye contact, which makes interactions feel more natural.
Developing a fast and reliable pose invariant head detector is challenging. The head detector that is proposed in this thesis works well on frontal heads, but is not fully pose-invariant. This thesis further explores adaptive tracking to keep track of heads that do not face the robot. Finally, head detector and adaptive tracker are combined within a new people tracking framework and experiments show its effectiveness compared to a state-of the-art system.
Annotations of subject IDs in images are very important as ground truth for face recognition applications and news retrieval systems. Face naming is becoming a significant research topic in news image indexing applications. By exploiting the uniqueness of name, face naming is transformed to the problem of multiple instance learning (MIL) with exclusive constraint, namely the eMIL problem. First, the positive bags and the negative bags are automatically annotated by a hybrid recurrent convolutional neural network and a distributed affinity propagation cluster. Next, positive instance selection and updating are used to reduce the influence of false-positive bag and to improve the performance. Finally, max exclusive density and iterative Max-ED algorithms are proposed to solve the eMIL problem. The experimental results show that the proposed algorithms achieve a significant improvement over other algorithms.
This paper introduces a highly scalable heteromodular origami art technique for constructing 3D framework structures using elementary struts and connectors folded from uncut sheets of standard A4 office paper. The presented technique, named ZEBRA, allows the design of meter-scale architectural objects, such as truss bridges and towers, which are capable of bearing substantial mechanical loads. Moving parts, ranging from simple levers to complete multi-bar linkages, can be integrated into static frameworks using a set of kinematic extensions. An overview is given of how the ZEBRA system can be used to teach university students various theoretical and practical aspects of the engineering sciences in an entertaining and hands-on way.
Lithographical hotspot (LH) detection using deep learning (DL) has received much attention in the recent years. It happens mainly due to the facts the DL approach leads to a better accuracy over the traditional, state-of-the-art programming approaches. The purpose of ths study is to compare existing data augmentation (DA) techniques for the integrated circuit (IC) mask data using DL methods. DA is a method which refers to the process of creating new samples similar to the training set, thereby helping to reduce the gap between classes as well as improving the performance of the DL system. Experimental results suggest that the DA methods increase overall DL models performance for the hotspot detection tasks.
Rattern unerwünscht
(2018)
Rattern nicht erwünscht
(2018)
Der vorliegende Beitrag zeigte die Anwendung eines Extended Kalman Filters für die Beurteilung des Verschleißzustandes von Rollenketten. Anders als in den üblicherweise eingesetzten signalbasierten Verfahren wurde damit ein modellbasierter Ansatz gewählt. Der Einsatz des Extended Kalman Filters ermöglicht die Schätzung von Parametern eines reduzierten Kettenmodells, das die Dynamik der einzigen Messgröße, nämlich des Drehmoments des antreibenden Motors näherungsweise nachbildet. Im Beitrag wurde dieses Verfahren auf Messdaten aus vier Dauerversuchen an Rollenketten eingesetzt und gezeigt, dass mit steigendem Verschleiß eine Änderung ausgewählter Modellparameter erfolgt.
Diese Vorgehensweise ist ein erster Ansatz, der durch weitere Forschungsarbeiten noch verbessert werden muss. In zukünftigen Forschungsarbeiten wird zusätzlich zur Parameterschätzung eine Prädiktion durchgeführt, um einen Schätzwert für die Restlebensdauer zu erhalten. Hierzu gibt es Ansätze in der Literatur, die auf das konkrete Problem angepasst werden müssen. Zudem muss die Modellierungssystematik so erweitert werden, dass Wissen über das Prozessverhalten in die Modellierung mit eingebracht wird, um die Aussagekraft der Ergebnisse sowie die Robustheit des Verfahrens bezüglich Betriebsparametern, Umgebungsbedingungen und Exemplarstreuungen zu verbessern.
Drei Stufen geben Sicherheit
(2018)
GaN-Transistoren bieten ein enormes Potenzial für kompakte Leistungselektronik, indem sie die Größe von passiven Bauelementen verringern. Allerdings bringt das schnelle Schalten Herausforderungen für den Gate-Treiber mit sich. Ein vollständig integrierter Treiber mit drei Spannungsstufen hilft, diese zu lösen.
Based on a survey among customers of seven German municipal utilities, we estimate hierarchical multiple regression models to identify consumer motivations for participating in P2P electricity trading and develop implications for marketing strategies for this currently relatively unknown product. Our results show a low importance of socio-demographics in explaining differences between consumer groups, but high influence of attitudes, knowledge and likelihood to purchase related products. The most valuable target groups for P2P electricity trading marketing strategies of municipal utilities first and foremost should aim at are innovators, especially prosumers. They are well-informed about and open minded concerning electricity sharing and highly environmentally aware. They ask for transparency and are willing to purchase related products. They are attracted by the ability to share generation and consumption and to a lesser extent by economic reasons. Our results indicate that the marketing efforts should to a special degree take peer effects into account, as they are found to wield great influence on general openness towards and purchase intention for P2P electricity products. Finally, municipal utilities should build on the high level of satisfaction and trust of consumers and use P2P electricity trading as measure to keep and win customers willing to change their supplier.
Die vorliegende Aufgabensammlung beinhaltet Übungs- und Prüfungsaufgaben zur Vorlesung Strömungsmaschinen (drei Semesterwochenstunden einschließlich der Übungsveranstaltungen), die als Teilvorlesung im Rahmen des Moduls Kraft- und Arbeitsmaschinen im 4. Semester des Bachelorstudiengangs Maschinenbau an der Fakultät Technik der Hochschule Reutlingen angeboten wird. Der Bachelorstudiengang Maschinenbau ist als allgemeiner Maschinenbau ohne spezielle Vertiefung konzipiert, daher erfolgt die Vermittlung von Lerninhalten aus allen wesentlichen Bereichen des Maschinenbaus. Notwendige Voraussetzungen zur Erreichung der Lernziele der Teilvorlesung Strömungsmaschinen sind fundierte Kenntnisse aus den Modulen Mathematik I, Mathematik II, Physik, technische Thermodynamik und Fluidmechanik.
Dass die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) einen unverzichtbaren Baustein der Energiewende darstellt, ist mittlerweile unstrittig, da sie mit Hilfe von Blockheizkraftwerken (BHKW) die Erzeugung von elektrischer Energie komplementär zum Angebot von PV- und Windkraftanlagen mit einem hohen Maß an Energieeffizienz leisten kann. Die ausgezeichnete Energieeffizient von BHKW nutzen deshalb bereits viele Unternehmen zur Senkung ihrer Energiekosten.
Due to the lack of sophisticated component libraries for microelectromechanical systems (MEMS), highly optimized MEMS sensors are currently designed using a polygon driven design flow. The advantage of this design flow is its accurate mechanical simulation, but it lacks a method for analyzing the dynamic parasitic electrostatic effects arising from the electric coupling between (stationary) wiring and structures in motion. In order to close this gap, we present a method that enables the parasitics arising from in-plane, sensor-structure motion to be extracted quasi-dynamically. With the method's structural-recognition feature we can analyze and optimize dynamic parasitic electrostatic effects.
Lehr- und Übungsbuch sowie Nachschlagewerk zur CAD-Software Creo Parametric und zu den Grundlagen der Produktdatenverwaltung mit Windchill. Vermittelt werden die Volumenmodellierung, die 3D Flächenmodellierung, die Blechmodellierung, die Baugruppen- und Zeichnungserstellung, das Erstellen von Animationen, die Definition und Anwendung kinematischer sowie dynamischer Analysen und die Definition von Baugruppen, die Konstruktionsvarianten "Top-Down" und "Bottom-Up" sowie die Organisation von Konstruktionsprojekten über Skelett Techniken.
Weiter werden die Grundlagen des Produktdatenmanagements im Konstruktionsbereich unter Windchill vermittelt. Alle Verfahren werden handlungsorientiert an einem weitgehend durchgehenden Modellierungsprojekt erarbeitet. Aufgrund des ausführlichen Inhalts- und Sachwortverzeichnisses sowie einer Vielzahl an Bildern ist das Buch als Grundlage für Vorlesungen, Schulungen oder Praktika und insbesondere auch zum Selbststudium sowie als Nachschlagewerk geeignet.
Avec le déploiement des compteurs intelligents en Europe, les fournisseurs d'énergie européens auront accès aux données clients de manière inédite.De récentes études suggèrent que le volume de données récupérées se situera entre 10 et 800 téraoctets par fournisseur par an ... L'objectif principal est d'améliorer la satisfaction du client et d'éviter un changement de fournisseur.
Coupling electricity and heat sector is one of the most necessary actions for the successful energy transition. Efficient electrification for space heating and domestic hot water generation is needed for buildings, which are not connected to any district heating network, as distributed heating demand momentarily is largely met by fossil fuels. Hence, hybrid energy systems will play a pivotal role for the energy transition in buildings. Heat pumps running on PV-electricity is one of the most widely discussed combination for this purpose. In this paper, a heuristic optimization method for the optimal operation of a heat pump driven by the objective for maximum onsite PV electricity utilization is presented. In this context, the thermal flexibility of the building and a thermal energy storage (TES) for generation of domestic hot water (DHW) are activated in order to shift the operation of the heat pump to times of PV-generation. Yearly simulations for a system consisting of heat pump, PV modules, building with floor heating installation and TES for DHW generation are carried out. Variation parameters for the simulation include room temperature amplitude (0.5, 1, 1.5 and 2 K) based on mean room temperature (21 °C), PV-capacity (4, 6, 8 and 10 kW) and type of heat pump (ground source and air source type). The yearly energy balances show that buildings offer significant thermal storage capacity avoiding an additional, large TES for space heating fulfillment and improving the share of onsite PV electricity utilization. With introduction of a battery, which has been analyzed as well for different sizes (1.9, 4.8, 7.7 and 10.6 kWh), the share of onsite PVelectricity utilization can even be improved. However, thermal flexibility supplemented by the varying room temperature amplitude for a bigger battery does not improve the share of onsite PV-electricity utilization. Nevertheless, even with a battery not more than 50% of the electrical load including operation of the heat pump can be covered by PV-electricity for the specific system under investigation. This is noteworthy on the one hand, since it indicates that a hybrid heating system consisting of heat pump and PV cannot solely cover the heat demand of residential buildings. One the other hand, this emphasizes the necessity to include further renewable sources like wind power, in order to draw the complete picture. This, however, is beyond the scope of this paper, which mainly focuses on introduction and verification of the novel control method with regard to a practical building.
Dieses Lehr- und Übungsbuch führt in die wesentlichen Grundlagen der Festigkeitslehre ein. Es zeigt die wichtigsten Konzepte und Arbeitsabläufe eines ingenieursgerechten Festigkeitsnachweises. Besonderer Wert wird auf eine anschauliche Vermittlung des Lehrstoffs aus Sicht des Ingenieurs gelegt. Aus Gründen der Verständlichkeit wird daher auf mathematische Herleitungen weitgehend verzichtet und stattdessen der Schwerpunkt auf eine werkstoffkundliche Betrachtungsweise gelegt. Dies wird durch umfangreiche Werkstoff- und Kennwerttabellen dokumentiert.
Wenn es um innovative energiewirtschaftliche Produkte und Dienstleistungen geht, steht das eigene Energieversorungsunternehmen (EVU) hoch im Kurs. Die Ergebnisse einer Umfrage mit über 7.000 ausgewerteten Fragebögen zeigen auch: für Eigen- und Communitystrom, Smart Home, E-Mobilität und Bündelangebote gibt es spezifische Zielgruppen. Mehr Kunden interessieren sich für zeitvariable Tarife als für Flatrates. Am liebsten kontaktiert man sein EVU über das Kundencenter oder das Online-Kundenportal. Zielgruppenspezifische und (regional) differenzierte Marktstrategien zahlen sich aus, wozu Produktentwicklung und Vertrieb weiter professionalisiert werden müssen.
Dieses Lehr- und Übungsbuch führt in die wesentlichen Grundlagen der Festigkeitslehre ein. Es zeigt die wichtigsten Konzepte und Arbeitsabläufe einer ingenieursgerechten Festigkeitsabsicherung. Besonderer Wert wird auf eine anschauliche Vermittlung des Lehrstoffs aus Sicht des Ingenieurs gelegt. Aus Gründen der Verständlichkeit wird daher auf mathematische Herleitungen verzichtet und stattdessen der Schwerpunkt auf eine werkstoffkundliche Betrachtungsweise gelegt. Dies wird durch umfangreiche Werkstoff- und Kennwerttabellen dokumentiert. Mehr als 140 praxisorientierte Übungsaufgaben von unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad mit Kurzlösungen und Schwierigkeitsbewertung vertiefen das Verständnis und helfen den Lernerfolg zu sichern.
Ziel eines aktuellen Forschungsprojektes an der Hochschule Reutlingen, das gemeinsam mit dem Ingenieurbüro Ganssloser und der Universität Tübingen durchgeführt wird, ist es, Flexibilitäten in Unternehmen, die im Verbund als virtuelles Kraftwerk am Strommarkt agieren, zu erkennen und nutzbar zu machen. Zu diesem Zweck soll eine Steuerbox für Industrie- und Gewerbebetriebe entwickelt werden, die einerseits mit der zentralen Leitwarte des virtuellen Kraftwerks kommuniziert und andererseits die Anlagen des Unternehmens so steuert, dass die zur Verfügung stehenden Flexibilitäten möglichst optimal genutzt werden. Die Hochschule Reutlingen beschäftigt sich innterhalb des Projekts mit der Erkennung und Beschreibung von Flexibilitäten in Unternehmen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Optimierung des Betriebs eines in einem Regelkreis für einen Aufwärtswandler vorgesehenen digitalen Reglers (30) zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte: Auswerten (S1) mindestens einer Ausgangsgröße des digitalen Reglers im Betrieb des Aufwärtswandlers. Schätzen (S2) des instantanen Lastwiderstandswertes (RL) in der Strecke des Regelkreises anhand der mindestens einen ausgewerteten Ausgangsgröße. Einstellen (S3) mindestens eines Reglerkoeffizienten des digitalen Reglers anhand des geschätzten instantanen Lastwiderstandswertes (RL) im Betrieb des Aufwärtswandlers. Erfindungsgemäß bedingt eine Veränderung in der Einstellung des mindestens einen Reglerkoeffizienten eine Veränderung der Transitfrequenz im Regelkreis. Ferner wird ein Regelkreis für einen Aufwärtswandler mit einem digitalen Regler zur Verfügung gestellt, welcher eingerichtet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt mit computerausführbarem Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung gestellt.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) und ein Verfahren zum elektrischen Verbinden und Trennen zweier elektrischer Potentiale (1, 2). Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung der Vorrichtung (100). Dabei umfasst die Vorrichtung (100): – ein erstes Modul, welches einen ersten und einen zweiten Transistor (10a, 10b) umfasst, wobei der erste Transistor (10a) antiseriell zu dem zweiten Transistor (10b) geschaltet ist; und – ein zweites Modul, welches einen dritten und einen vierten Transistor (10c, 10d) umfasst, wobei der dritte Transistor (10c) antiseriell zu dem vierten Transistor (10d) geschaltet ist; wobei das erste Modul und das zweite Modul parallel geschaltet sind.
A device including a first and second monitoring unit, the first monitoring unit detecting a first voltage potential and the second monitoring unit detecting a second voltage potential, the monitoring units comparing the first voltage potential and the second voltage potential to the value of the supply voltage and activate a control unit as a function of the comparisons, the control unit determining a switching point in time of a second power transistor, and an arrangement being present which generates current when the second power transistor is being switched on, the current changing the first voltage potential, and the control unit activates a first power transistor when the first voltage potential has the same value as the supply voltage, so that the first power transistor is de-energized.
Instead of waiting for and constantly adapting to details of political interventions, utilities need to focus on their environment from a holistic perspective. The unique position of the company - be it a local utility, a bigger player, or an international utility specializing in specitic segments - has to be the basis of goals and strategies. But without consistent translation of these goals and strategies into processes, structures, and company culture, a strategy remains pure theory. Companies need to engage in a continuing learning process. This means being willing to pass on strategies, to slow down or speed up, to work from a different angle etc.
Understanding the factors that influence the accuracy of visual SLAM algorithms is very important for the future development of these algorithms. So far very few studies have done this. In this paper, a simulation model is presented and used to investigate the effect of the number of scene points tracked, the effect of the baseline length in triangulation and the influence of image point location uncertainty. It is shown that the latter is very critical, while the other all play important roles. Experiments with a well known semi-dense visual SLAM approach are also presented, when used in a monocular visual odometry mode. The experiments show that not including sensor bias and scale factor uncertainty is very detrimental to the accuracy of the simulation results.
Ein wesentliches Ziel der unter dem Schlagwort Industrie 4.0 gebündelten neuen Entwicklungen ist die Vernetzung intelligenter Komponenten in industriellen Anlagen, um Prozesse transparenter und effizienter zu gestalten. Ein weiteres Ziel ist das Condition Monitoring, d.h. die Überwachung des Zustands der Komponenten während der Laufzeit und die Abschätzung der Restlebensdauer, damit die gesamte Lebensdauer der Komponente ausgenutzt und Wartungsintervalle besser geplant werden können. Die Bewertung des Komponentenzustands erfolgt anhand von Messgrößen, die entweder durch zusätzlich in den Prozess eingebrachte Sensoren erfasst werden oder durch Prozessdaten, die in den Regel- und Steuereinrichtungen verfügbar sind. Diese Messdaten werden ausgewertet und das Ergebnis wird dem Anwender angezeigt.
Der vorliegende Beitrag gibt einen kurzen Überblick über verwendete Messgrößen sowie verwendete Auswerteverfahren. Darüber hinaus wird ein Verfahren erläutert, das die Schwierigkeiten bei der Beurteilung der üblicherweise verwendeten Frequenzspektren vermeidet.
Werkstoffkundeunterricht wird in den allermeisten Fällen als reiner Frontalunterricht abgehalten. Ergänzender Laborunterricht zur Werkstoffkunde findet teilweise statt, nur beziehen sich hier die durchgeführten Experimente größtenteils auf sehr wenige Teilgebiete, wie z.B. den Zugversuch. Im Curriculum mancher Studiengänge ist für derartige im Labor druchgeführte Experimente gar keine Zeit vorgesehen. Das Wissen muss komplett im Unterricht vermittelt werden.
Ziel von ExperiMat ist es, praxistaugliche Schauexperimente für den werkstoffkundlichen Unterricht zu beschreiben.
The demonstration project Virtual Power Plant Neckar-Alb is constructing a Virtual Power Plant (VPP) demonstration site at the Reutlingen University campus. The VPP demonstrator integrates a heterogeneous set of distributed energy resources (DERs) which are connected to control the infrastructure and an energy management system. This paper describes the components and the architecture of the demonstrator and presents strategies for demonstration of multiple optimization and control systems with different control paradigms.
The purpose of this article is to provide insight of a new simple forecasting method based on a state-estimation algorithm known as the Kalman filter. While the accuracy of such algorithm is not comparable to state-of-the-art forecasting algorithms for PV-power production it does not require any internet connection, eyefish cameras or time intensive training. The algorithm was tested with several months of real high-resolution data with adequate results for the intended applications. The minimization of the necessary spinning reserve on a PV-diesel hybrid system to increase the solar fraction and reduce diesel consumption.
Um einen Funksensor zum Messen der Windgeschwindigkeit per Energy Harvesting mit Energie zu versorgen, bietet es sich an, das Messsignal selbst zur Energiegewinnung zu nutzen. Mit optimierter Funkübertragung und Energiemanagement lässt sich ein autarker Windstärke-Funksensor realisieren, der ab 2 m/s Windgeschwindigkeiten messen und die Messwerte per Funk übertragen kann.
Der flächendeckende Einsatz digitaler Zähler wird eine bislang ungekannte Menge an Kundendaten mit sich bringen. Wie können die deutschen Energieversorger hieraus ein besseres Kundenverständnis entwickeln? Die systematische Datenauslese unter Zuhilfenahme modellgestützter Zukunftsprognosen - sog. Predictive Analytics - scheint hier ein vielversprechendes Instrument zu sein. Aufbauend auf einer mit Unterstützung des Verbandes kommunaler Unternehmen durchgeführten Untersuchung lassen sich vier Handlungsempfehlungen ableiten, wie man die Digitalisierung im Vertrieb nutzen kann. Demnach sind die Festlegung von klaren Zielen und Strategien, die systematische Erschließung von Datenquellen, der Aufbau von Inhouse-Kompetenz sowie ein "Joint effort" von Marketing, Vertrieb und IT zu forcieren.
Die Bereitstellung von Wärme ist für ungefähr die Hälfte des Endenergieverbruchs in Deutschland verantwortlich und, angesichts eines Anteils erneuerbarer Energien an der Wärmebereitstellung von heute 14%, auch für einen bedeutenden Anteil der Treibhausgasemissionen. Die Bundesregierung strebt an, bis 2050 die Wärmeversorgung klimaneutral zu gestalten, sodass drei Ziele den zukünftigen Wärmemarkt und seine Innovationserfordernisse prägen: Reduktion des Wärmebedarfs, Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien, Ausbau der Nah- und Fernwärmenetze. Für attraktive Geschäftsmodelle nicht minder wichtig sind jedoch die Kundenbedürfnisse, die sich auch aufgrund technologischer Entwicklungen stetig wandeln. Dementsprechend eröffnen sich neue Optionen für Geschäftsmodelle im Wärmesektor, z.B. erneuerbare Wärme mit Flatrate oder partizipative Wärme mit Energiesparanreizen.
Induced by a societal decision to phase out conventional energy production - the so-called Energiewende (energy transition) - the rise of distributed generation acts as a game changer within the German energy market. The share of electricity produced from renewable resources increased to 31,6% in 2015 (UBA, 2016) with a targeted share of renewable resources in the electricity mix of 55%-60% in 2035 (RAP, 2015), opening perspectives for new products and services. Moreover, the rapidly increasing degree of digitization enables innovative and disruptive business models in niches at the grid's edge that might be the winners of the future. It also stimulates the market entry of newcomers and competitors from other sectors, such as IT or telecommunication, challenging the incumbent utilities. For example, virtual and decentral market places for energy are emerging; a trend that is likely to speed up considerably by blockchain technology, if the regulatory environment is adjusted accordingly. Consequently, the energy business is turned upside down, with customers now being at the wheel. For instance, more than one-third of the renewable production capacities are owned by private persons (Trendsearch, 2013). Therefore, the objective of this chapter is to examine private energy consumer and prosumer segments and their needs to derive business models for the various decentralized energy technologies and services. Subsequently, success factors for dealing with the changing market environment and consequences of the potentially disruptive developments for the market structure are evaluated.
Disclosed is an electronic drive circuit and a drive method. The drive circuit includes an output; a first output transistor comprising a control node and a load path, wherein the load path is coupled between the output and a first supply node; a voltage regulator configured to control a voltage across the load path of the first output transistor; and a first driver configured to drive the first output transistor based on a first control signal.
Pegelumsetzer mit einem ersten Eingang, der ein erstes Signal erfasst, wobei das erste Signal einen ersten Spannungspegel aufweist, einem Ausgang, der ein zweites Signal erzeugt, wobei das zweite Signal einen zweiten Spannungspegel aufweist, wobei der zweite Spannungspegel größer als der erste Spannungspegel ist und einem Differenzverstärker, der eine Differenzspannung erfasst, wobei der Differenzverstärker mit einer Versorgungsspannung und einer hochseitige Masse verbunden ist, wobei die Versorgungsspannung ein erstes Spannungspotential und die hochseitige Masse ein zweites Spannungspotential aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang mit einer ersten Teilschaltung verbunden ist, wobei die erste Teilschaltung mit einer zweiten Teilschaltung unidirektional verbunden ist, wobei die zweite Teilschaltung mit der Versorgungsspannung und der hochseitigen Masse verbunden ist, wobei die zweite Teilschaltung mindestens zwei Ausgänge aufweist, die die Differenzspannung des Differenzverstärkers erzeugen, wobei über einen Versorgungsspannungseingang und einen hochseitigen Masseeingang eine zusätzliche Spannung einkoppelt und der Differenzverstärker das zweite Signal in Abhängigkeit der Differenzspannung, der Versorgungsspannung, der hochseitigen Masse und der zusätzlichen Spannung erzeugt.
Geschäftsmodelle in der Energiewirtschaft : ein Kompendium von der Methodik bis zur Anwendung
(2017)
Ob Student oder Angestellter, Forscher oder Unternehmer, Politiker oder Dozent, ob im Start-up oder im Unternehmens-Oldie „Energieversorger“ – heute kommt vermeintlich keiner ohne ein gutes Geschäftsmodell aus. Warum ist das so? Was macht Geschäftsmodelle zu „fleißigen Lieschen“ nicht nur der Betriebswirtschaftslehre, sondern auch der Ingenieure, Volkswirte oder Informatiker? Das Geschäftsmodell beschreibt das Prinzip, nach dem eine Organisation Werte schafft, vermittelt und erfasst. Es ermöglicht durch diese Vereinfachung und Strukturierung eine leichtere Kommunikation und Analyse des Gesamtkonstrukts oder seiner Bestandteile. Es dient als Planungsinstrument, mit dessen Hilfe Innovationen effizienter und gezielter identifiziert werden können. Geschäftsmodelle können auf Ebene von Unternehmen oder einzelner Geschäftseinheiten entwickelt werden. Das vorliegende Kompendium dient dem Studenten wie dem Praktiker der Energiewirtschaft als methodische Basis zur eigenständigen Entwicklung von Geschäftsmodellen. Daher wird im 1. Kapitel aus Wissenschaft und Forschung abgeleitet, was ein Geschäftsmodell ist und wie es angewendet wird. Kapitel 2 beschreibt die Herausforderungen der Energiewirtschaft. Die Branche ist seit Jahrzehnten im Wandel. Neue Technologien zur (dezentralen) Erzeugung, Digitalisierung, sich wandelnde politische Ziele und Instrumente (Liberalisierung, Kernkraftausstieg, Energiewende,…) und neue Kundenbedürfnisse erfordern, dass die Unternehmen – große wie kleine, etablierte wie neue Anbieter, in öffentlichem wie in privatem Eigentum – angesichts erodierender Margen und zunehmendem Wettbewerb in diesem Umfeld erfolgversprechende Wege in die Zukunft suchen. Schon mit dem Begriff „Geschäftsmodell“ wird heute die Hoffnung eines Heilsbringers in diesem Dickicht erhofft, dem natürlich ein Strukturierungsinstrument – mehr ist das Geschäftsmodell schließlich nicht – nicht gerecht werden kann. In Kapitel 3 werden im Prinzip bekannte Geschäftsmodelle der Energiewirtschaft geschildert, sowie ihre Patterns, angelehnt an andere Branchen, ausdifferenziert. Dies sollte dem relativen Neuling den Einstieg in die Branche erleichtern und dem nach neuen Geschäftsmodellen Suchenden die Basis für eigene Innovation bieten. In Kapitel 4 werden Geschäftsmodelle für virtuelle Kraftwerke geschildert. Anhand dieses Beispiels wird auch ausgeführt, wie Geschäftsmodelle von Partnern entlang der Wertschöpfungskette ineinander greifen müssen. Im letzten Kapitel 5 wird schließlich auf Erfolgsfaktoren zur Entwicklung und Umsetzung von Geschäftsmodellen eingegangen.
Wissen schaffen für klimafreundliche Energietechnik : das Erfolgsgeheimnis der Kraft-Wärme-Kopplung
(2017)
Als hocheffiziente Energieerzeugungstechnologie spielt die KWK eine wichtige Rolle bei der Energiewende und dem Klimaschutz. Gerade für den Gebäudebereich und Unternehmen kann die KWK eine wirtschaftliche und umweltschonende Möglichkeit sein, Strom und Wärme zu erzeugen. Für die Planung, Umsetzung und den Betrieb von KWK-Anlagen werden fachkundige Handwerke und Ingenieure gebraucht. Aus diesem Grund hat das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft in den Jahren 2015 und 2016 zusammen mit dem Handwerkstag Baden-Württemberg ... den Qualifizierungskurs "Kraft-Wärme-Kopplung - Kompetenz für den Wärme- und Energiemarkt von heute und morgen" durchgeführt... Aufgrund des Erfolges der Seminarreihe wird diese auch 2017 ff. fortgesetzt.
Durch den Anstieg volatiler Stromerzeugung aus Wind und Sonne benötigt die deutsche Energiewirtschaft in zunehmendem Ausmaß flexibel verfügbare Leistung und Arbeit. Diese Flexibiliät können bspw. Batteriespeicher bereitstellen. In welchem Ausmaß jene diese Rolle übernehmen können und somit der Markt wachsen wird, hängt von der Professionalität der Marktakteure und den Umfeldparametern ab. Wenn diese stimmen, steigen Akteure in die Entwicklung von Geschäftsmodellen ein. Gleichzeitig streben sie an, die Weiterentwicklung dieser Umfeldparameter im eigenen Interesse zu beeinflussen, womit ein weiteres Marktpotenzial entsteht.Im Folgenden werden erkennbare Geschäftsmodelle aufgezeigt und in den Kontext der Ergebnisse aktueller Potenzialanalysen gestellt. Dabei entwickeln sich die zwei Teilmärkte für Batteriespeicher - Heimspeicher und Großspeicher - unter unterschiedlichen Rahmenbedingungen.
Es werden eine elektronische Treiberschaltung und ein Ansteuerverfahren offenbart. Die Treiberschaltung weist einen Ausgang auf; einen ersten Ausgangstransistor mit einem Steuerknoten und einer Laststrecke, wobei die Laststrecke zwischen den Ausgang und einen ersten Versorgungsknoten geschaltet ist; einen Spannungsregler, der dazu ausgebildet ist, eine Spannung über der Laststrecke des ersten Ausgangstransistors zu steuern; und einen ersten Treiber, der dazu ausgebildet ist, den ersten Ausgangstransistor in Abhängigkeit von einem ersten Steuersignal anzusteuern.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Totzeit in einem Synchronwandler (100), in welchem ein zyklisches Schalten eines Steuerschalters (2) und eines Synchronschalters (3) erfolgen, wobei der Steuerschalter (2) mittels eines ersten Schaltsignals (S1) und der Synchronschalter (3) mittels eines zweiten Schaltsignals (S2) geschaltet werden. Das Verfahren umfasst ein Erfassen und Vorhalten eines Spannungswertes, welcher eine Spannung (VSW) über den Synchronschalter (3) zu einem bestimmten Zeitpunkt beschreibt, und ein Anpassen des ersten und/oder zweiten Schaltsignals (S1, S2) für einen folgenden Zyklus basierend auf dem vorgehaltenen Spannungswert.
Die Erfindung betrifft einen Energieübertrager (100) zur induktiven Energieübertragung von einem primären Schaltkreis (10) des Energieübertragers (100) an eine erste (5) und eine zweite (15) Spannungsdomäne eines sekundären Schaltkreises (20) des Energieübertragers (100) und zur Informationsübertragung vom sekundären Schaltkreis (20) zum primären Schaltkreis (10). Dabei umfasst der Energieübertrager (100): – einen Transformator (30), über den der primäre Schaltkreis (10) und der sekundäre Schaltkreis (20) induktiv miteinander gekoppelt sind und über den sowohl die Energieübertragung als auch die Informationsübertragung erfolgt; und – ein Amplitudenmodulationsmodul (50) zum Modulieren der Strom- und/oder Spannungsamplitude im sekundären Schaltkreis (20) mit Hilfe eines Amplitudenmodulationsschalters (55), wobei der Amplitudenmodulationsschalter (55) zwischen der ersten (5) und zweiten (15) Spannungsdomäne des sekundären Schaltkreises (20) angeordnet ist und ausgelegt ist, durch Öffnen und Schließen des Amplitudenmodulationsschalters (55) die Strom- und/oder Spannungsamplitude im primären Schaltkreis (10) zu ändern, um somit Information vom sekundären Schaltkreis (20) zum primären Schaltkreis (10) zu übertragen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Gate-Treiber zum Schalten eines Leistungsschalters (500) und ein Verfahren zur induktiven Übertragung von Energie und zur kombinierten Informationsübertragung.