670 Industrielle und handwerkliche Fertigung
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Because of a high product and technology complexity, companies involve external partners in their research and development (R&D) processes. Interorganizational projects result, which represent temporary organizations. In these projects heterogenous organizations work closely together. Since project work is always teamwork, these projects face due to their characteristic’s major challenges on an organizational, relational, and content-related collaboration level. Thus, this paper raises the following research question: “How can a project team be supported on an organizational, relational, and content-related level in an interorganizational new product development setting?” To answer this research question, an explorative expert study was set up with two digital workshops using the interactive presentation tool Mentimeter. The results show that a cooperative innovation culture could support project teams on an organizational and relational level in the future in minimizing predominant problems. Moreover, it supports project teams for example in a functional communication. Furthermore, 18 values of a cooperative innovation culture result which are for example openness and transparency, risk and failure tolerance or respect. On a content-related level the results show that an adaptable tool which promotes creativity and collaboration method as well as content-related input support could be beneficial for problem-solving in an interorganizational new product development setting in the future. Because the tool can guide product developers through the process with suitable creativity and collaboration methods, can give content-related input and can enable interactive interchange on a table-top. Future research could mainly focus on the connection of the cooperative innovation culture and the tool since these potentially influence each other.
Different network architectures are being used to build remote laboratories. Historically, it has been difficult to integrate industrial control systems with higher level IT systems like enterprise resource planning (ERP), manufacturing execution systems (MES), and manufacturing operations management (MOM). Getting these systems to communicate with one another has proven to be relatively difficult due to the absence of shared protocols between them. The Open Platform Communications United Architecture (OPC-UA) protocol was introduced as a remedy for this issue and is gaining popularity, but what if open-source protocols that are widely used in the IT industry could be used instead? This paper presents the development of an IT-Architecture for a cyber-physical industrial control systems laboratory that enables a seamless interconnection and integration of its elements. The architecture utilises Node-Red technology. Node-RED is an open-source programming platform developed by IBM that is focused on making it simple to link physical components, APIs, and web services. This cyber-physical laboratory is for learning principles of an industrial cascaded process control factory. Finally, this text will also discuss future work relating to digital twin (DT). A coupled tank system is selected as a teaching factory to illustrate a range of fluid control application in a typical chemical process factory.
Modern production systems are characterized by the increasingly use of CPS and IoT networks. However, processing the available information for adaptation and reconfiguration often occurs in relatively large time cycles. It thus does not take advantage of the optimization potential available in the short term. In this paper, a concept is presented that, considering the process information of the individual heterogeneous system elements, detects optimization potentials and performs or proposes adaptation or reconfiguration. The concept is evaluated utilizing a case study in a learning factory. The resulting system thus enables better exploitation of the potentials of the CPPS.
A premise guaranteeing the successful interdisciplinary teamwork in product design is a mutual understanding of both professional and academic communities of the different design expertise and the role they play in the process. It appears that the open compound word industrial design is open to interpretation in European education. This ambiguity had a negative impact on the labour policies of some European countries, which have labelled some professions with incorrect names. Therefore, this terminological inconsistency urges for clarification within the design community. This work analyses the term industrial design, it presents historical developments in European industrial design education, in particular in Germany and in the Netherlands, and discusses how the education to the industrial design profession was positioned towards product development. This paper suggests that the causes for the observed lack of clarity about the meaning of the term industrial design are of an etymological and disciplinary kind. In order to act as a bridge between the professional and academic communities, universities should create the premises for interdisciplinary collaboration between designers and engineers through standardized communication, ultimately contributing for a sustainable future in both design and engineering education.
The requirements for textiles differ greatly depending on the area of application, whereby it often does not remain with only one required functionality. For example, in the field of functional clothing or protective clothing/PPE, it is necessary to protect the textile’s wearers from UV radiation. At the same time, self-cleaning effects offer certain advantages in that field. In addition, an antimicrobial effect in functional clothing can reduce the formation of unpleasant odors, and in PPE – especially in the healthcare sector – can contribute to the interruption of the chain of infection. One way to achieve these 3 desired functions in just one finishing step is to immobilize titanium dioxide (TiO2). However, TiO2 is viewed critically for application in the textile sector due to a REACH listing. Another disadvantage is that it only takes effect under UV radiation and is therefore not suitable for indoor use. Alternatively, photocatalysts such as doped zinc oxides (ZnO) can be used, which also exhibit catalytic activity through activation by visible light, which can lead to the killing of microorganisms and the degradation of organic soiling.
In dem Beitrag wurden exemplarisch Möglichkeiten aufgezeigt, die mittels der Verknüpfung unterschiedlicher Technologien zur Steigerung von Genauigkeit und Effizienz bei der Bearbeitung genutzt werden können. Dabei sind Kenntnisse aus unterschiedlichen Bereichen erforderlich. Dies sind sowohl Bearbeitungs- und Prozesstechnologie, die Konstruktion von Maschinen, Vorrichtungen und Werkzeugen, sowie Mess- und Steuerungstechnik. Daneben sind auch neue Geschäftsmodelle und Technologien für die Nutzung und Verfügbarmachung von Daten und Informationen erforderlich.
Säureschutzmantel - Ausrüstung zum Schutz gegen mikrobiellen Befall - (DTNW Mitteilung Nr. 129)
(2022)
Ziel des Forschungsvorhabens war es, den Effekt des Säureschutzmantels der menschlichen Haut auf der textilen Oberfläche unter der Verwendung von Säurekatalyten nachzuahmen, um so neuartige, antibakterielle Textilien zu entwickeln. Hierzu sollten für die Textilindustrie wässrige Ausrüstungen entwickelt werden, die über konventionelle Veredlungstechniken wie das Foulardieren appliziert werden können. Die Aktivität der Ausrüstung sollte im feuchten Millieu gegeben sein, um einen Effekt beim Tragen von z.B. Funktionskleidung oder Arbeitskleidung im medizinischen Bereich zu gewährleisten.
Für die Erfüllung der Projektziele wurden verschiedene kommerzielle Polyoxometallate verwendet. Zudem wurden Polyoxometallate synthetisiert und funktionalisiert. Diese führen im wässrigen Millieu eine saure Katalyse durch und kommen als industrielle Katalysatoren an Membranen gebunden zum Einsatz. Ein Aktivitätsscreening geeigneter Kandidaten zeigte, dass eine wässrige Applikation möglich ist und zu einer antibakteriellen Aktivität der ausgerüsteten Textilien führt.
Die Polyoxometallate konnten durch das Sol-Gel-Verfahren mittels Tetraethoxysilan durch Foulardierverfahren im Labormaßstab an verschiedenen Textilien immobilisiert werden. Eine Hochskalierung auf den Technikumsmaßstab gelang ebenfalls. Das Aktivitätsscreening der Ausrüstungen zeigte, dass ein saurer Oberflächen-pH-Wert von ≤ 4 durch die entwickelte Ausrüstung möglich ist und zu einem antibakteriellen Effekt führt. Die Abrasionsbeständigkeit war gegeben. Nach Waschversuchen verloren die Ausrüstungen zum Teil ihren antibakteriellen Effekt.
Insgesamt ergab sich ein Einblick in den Nutzen von Polyoxometallaten als katalytisch aktive Substanz, die zur Ausrüstung von Textilien geeignet ist. Da die in diesem Forschungsvorhaben synthetisierten Polyoxometallate keine genotoxische und mutagene Aktivität aufweisen, können die KMU des textilveredelnden Wirtschaftszweigs eine neue Art der antibakteriellen Ausrüstung anwenden. Um eine Waschstabile Ausrüstung zu erzielen, müssen die Funktionalisierungen und darüber die Bindung der Polyoxometallate an die Ausrüstungsmatrix jedoch weiterentwickelt werden.
Die Ziele des Forschungsvorhabens wurden erreicht.
Porous silica materials are often used for drug delivery. However, systems for simultaneous delivery of multiple drugs are scarce. Here we show that anisotropic and amphiphilic dumbbell core–shell silica microparticles with chemically selective environments can entrap and release two drugs simultaneously. The dumbbells consist of a large dense lobe and a smaller hollow hemisphere. Electron microscopy images show that the shells of both parts have mesoporous channels. In a simple etching process, the properly adjusted stirring speed and the application of ammonium fluoride as etching agent determine the shape and the surface anisotropy of the particles. The surface of the dense lobe and the small hemisphere differ in their zeta potentials consistent with differences in dye and drug entrapment. Confocal Raman microscopy and spectroscopy show that the two polyphenols curcumin (Cur) and quercetin (QT) accumulate in different compartments of the particles. The overall drug entrapment efficiency of Cur plus QT is high for the amphiphilic particles but differs widely between Cur and QT compared to controls of core–shell silica microspheres and uniformly charged dumbbell microparticles. Furthermore, Cur and QT loaded microparticles show different cancer cell inhibitory activities. The highest activity is detected for the dual drug loaded amphiphilic microparticles in comparison to the controls. In the long term, amphiphilic particles may open up new strategies for drug delivery.
Ziel des Forschungsvorhabens war es, unter Verwendung von photokatalytisch aktiven Zinkoxid- und/oder Titandioxid-Partikeln Kombinationsausrüstungen für die Textilindustrie zu entwickeln, welche einen hohen UV-Schutz (UPF-Wert: 50+), eine hohe antimikrobielle Wirksamkeit und selbsteinigende Eigenschaften garantieren, um so neue hygienischere Textilien zu schaffen. Hierzu sollten wässrige Ausrüstungen entwickelt werden, die über konventionelle Veredlungstechniken – „pad-dry-cure“ – appliziert werden können. Die Aktivität der Partikel sollte unter Einstrahlung von Raumlicht gegeben sein. Daher sollten die Partikel so modifiziert werden, dass ihre Absorption im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes liegt.
Für die Erfüllung der Projektziele wurden verschiedene dotierte TiO2- und ZnO-Nanopartikel synthetisiert, die durch das Einbringen von Dotanden eine Verschiebung der Absorption elektromagnetischer Strahlung erfahren haben. Ein Aktivitätsscreening geeigneter Kandidaten zeigte, dass einige einen Abbau organischer Referenzmaterialien katalysierten und eine antibakterielle Aktivität vorwiesen. Eisendotiertes Zinkoxid (Fe-ZnO) vereinte die beiden gewünschten Eigenschaften in ausreichendem Maße und verfügte zudem über eine hohe Absorption von UV-Strahlung, sodass damit auch das dritte Projektziel - ein ausreichender UV-Schutz - erreicht werden konnte.
Die wiederholte Synthese von Fe-ZnO gelang im Labormaßstab. Die Partikel konnten durch das Sol-Gel-Verfahren mittels anorganischem Tetraethoxysilan, sowie über einen organischen Polyurethanbasierten Binder durch Foulardierverfahren an verschiedenen Textilien immobilisiert werden. Die Waschstabilität war gegeben und eine Photodegradation des Binders und der Textilien konnte zumindest für das TEOS-System ausgeschlossen werden. Das Aktivitätsscreening der ausgerüsteten Textilien zeigte, dass immobilisierte Nanopartikel zwar zum Erreichen der anvisierten
Projektziele genügen, jedoch konnte die Aktivität des als Referenz verwendeten TiO2 nicht übertroffen werden.
Insgesamt ergab sich ein Einblick in den Nutzen von Nanopartikeln als katalytisch aktive Substanz, die zur Ausrüstung von Textilien geeignet ist. Um eine genügende Aktivität im sichtbaren Wellenlängenbereich zu erzielen und damit einen Nutzen für eine Innenraumanwendung zu generieren, müssen jedoch deutlich besser die Grundlagen der Dotierung und ihre Auswirkung auf die ROS-Generierung verstanden werden.
Die Ziele des Forschungsvorhabens wurden zum Teil erreicht.
The approach of self-organized and autonomous controlled systems offers great potential to meet new requirements for the economical production of customized products with small batch sizes based on a distributed, flexible management of dynamics and complexity within the production and intralogistics system. To support the practical application of self-organization for intralogistics systems, a catalogue of criteria for the evaluation of the self-organization of flexible logistics systems has been developed and validated, which enables the classification of logistics systems as well as the identification and evaluation of corresponding potentials that can be achieved by increasing the degree of self-organization.