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If the process contains a delay (dead time), the Nyquist criterion is well suited to derive a PI or PID tuning rule because the delay is taken into account without approximation. The tuning of the speed of the closed loop enters naturally by the crossover frequency. The goal of robustness and performance is translated into the phase margin.
This paper analyses international cooperation in alternative energy production research and development. Therefore, patents of the technological domain, registered at the European Patent Office from 1997 until 2016, are analysed. International cooperation is considered when patents involve co-assignment or co-inventorship comprising two or more different countries. Generally, international R&D cooperation tends to be increasing over time in alternative energy production. In total, 2234 co-patents from 87 countries are identified. Through social network analysis the cooperative relationships between countries are examined. The most significant states of the network are the United States of America and Germany. Innovative clusters and strong partnerships are identified. Alternative energy technologies that involve international cooperation most extensively are harnessing energy from manmade waste, solar energy and bio-fuels. The paper clarifies which countries are cooperating with each other for what purpose. The findings can be used for establishing R&D strategies in the domain of alternative energy production.
In diesem Aufsatz, der im Rahmen eines Freistellungssemesters entstanden ist, werden technische, umwelttechnische, ethische und rechtliche Themen zum Autonomen Fahren im Hinblick auf die Umsetzung in der Lehre betrachtet. Curricula zum Autonomen Fahren der Kettering University und Udacity werden vorgestellt.
Global agriculture will face major challenges in the future. In addition to the increasing demand for food due to constant population growth, the consequences of climate change will make it even more difficult to operate agriculture and supply people with food. In addition to further productivity increases in traditional agriculture, new concepts for sustainable and scalable food production are needed. Vertical farming offers a promising approach.
The aim of this project is to demonstrate how vertical farming can be used to ensure sustainable food production and how this concept can be applied in the pioneering Maun Science Park project in Botswana. In doing so, the Maun Science Park will address future challenges such as demographics, governance and climate change and become a best practice model for Botswana, the whole of Africa and the world. The country of Botswana grew to become one of the most prosperous countries in Africa in recent decades due to strong economic growth from mining. However, the population faces great challenges in the future; in addition to great social inequality, climate change threatens the country's overall supply.
With the help of a literature review and qualitative and quantitative interviews with stakeholders from Maun (Botswana), the potentials and challenges for vertical farming in Botswana could be identified and future measures for a possible realization could be derived. Basically, some challenges in Botswana are addressed by the technology, for example, Vertical Farming offers high food security through year-round production of food through the closed ecosystem and creates independence from current and future climatic conditions, poor conditions for traditional agriculture (e.g. infertile soils) and foreign imports. However, the main structural problems of agriculture in Botswana, such as the lack of infrastructure, know-how and policy support, are not addressed.
Botswana serves as a role model for other African countries due to its rapid development in recent decades. Since the country is sparsely populated and a large part of the rural population depends on agriculture, especially livestock, this sector forms the backbone of the national economy. The digitization of this sector offers promising opportunities for economic growth and driving Botswana's evolution to a digital economy, while real value is being created for smallholder farmers. To support this process, an ITU research project made the key recommendation for the development of a digital crowdfarming tool and marketplace to create a digital ecosystem for smallholder agriculture. Within the research project, infrastructural challenges such as the creation of rural electricity supply and internet access, as well as the smallholders' need for remote monitoring, management, and better connectivity, were identified.
Based on the findings of the ITU research report, this bachelor's thesis aims to identify potential innovations for the digital development of smallholder agriculture in Botswana and to conceptualize proposals to address the identified challenges and needs of smallholder farmers. To achieve this, solutions were developed through literature research, technology analysis and expert involvement. These included the design of a decentralized mini-grid for power supply, proposals to create internet access, and the graphic visualization of a conceptual app. The latter addresses smallholder farmers' needs for remote monitoring, market access, knowledge enhancement, and connection to colleagues, buyers, and investors.
The proposed solutions and developed concepts provide impulses for further research and can serve as a basis for an extended evaluation through further involvement of experts and stakeholders.
In Ländern mit aridem Klima, z.B. in Dürregebieten, und nicht flächendeckender Energieversorgung stellt der Antrieb von Pumpen zur landwirtschaftlichen Bewässerung und zur Trinkwasserversorgung ein erhebliches Problem dar. Bisherige Bewässerungsanlagen arbeiten größtenteils mit Dieselgeneratoren, welche die Umwelt mit Emissionen belasten und zur Verstärkung des weltweiten Treibhauseffektes führen, oder über photovoltaisch betriebene Anlagen. Letztere sind in der Anschaffung sehr kostenintensiv und aufgrund ihrer Funktionsweise gegenüber Störeinwirkungen sehr anfällig. Gerade in den sogenannten Dritte-Welt-Ländern, in denen in der Regel kein geschultes Fachpersonal für Wartungsarbeiten bereitsteht, ist der Ausfall der Anlagen schon kurz nach der Inbetriebnahme eine häufig berichtete Tatsache. Im Werkstoffprüflabor der HTWG Konstanz wurde ein System zur energieautonomen Wasserförderung entwickelt, bei der zum Antrieb der Pumpen Formgedächtnislegierungen (FGL) verwendet werden [1, 2]. Bei Sonnenschein arbeitet diese geplante Bewässerungsanlage völlig energieautonom: Die Wärmeenergie der Sonne wird durch die FG-Drähte direkt in mechanische Energie umgewandelt und betreibt die Bewässerungspumpen. Die Vorteile dieses einfachen Prinzips liegen in der Bedienerfreundlichkeit, Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit der Anlage wie auch in der Fle-xibilität bezüglich weiterer Anwendungsfälle der modular einsetzbaren Wärmekraftmaschine in Industrie und Klimatechnik. Der angestrebte Einsatz von derartigen Anlagen würde zu einer entsprechenden Entlastung der immer stärker mit Emissionen belasteten Umwelt führen. Das überaus große Interesse an diesen Forschungsarbeiten sowie an einem Transfer der Bewässerungsanlage in die Industrie zeigte sich auch schon während früherer Teilnahmen an Messen, Tagungen und Konferenzen. Die Konkurrenzfähigkeit dieser sowohl neuartigen als auch sehr einfachen Systemlösung wurde, ausgehend von den damals zur Verfügung stehenden Ergebnissen, in einer bereits durchgeführten Studie nachgewiesen [2]. Im einzelnen sollten in diesem Projekt neben den anstehenden wissenschaftlichen Untersuchungen zwei Versuchsanlagen konstruiert und gefertigt werden. Dadurch sollten die nötigen Erkenntnisse gewonnen werden, um diese innovative Erfindung zu einem späteren Zeitpunkt zu einer transferfähigen Anlage fertig zu entwickeln. Diese beiden Prototypen bauen auf den bisherigen Arbeiten in diesem Projekt auf, die mit Erfolg gezeigt haben, daß das entwickelte Prinzip sehr gut funktioniert. Ziel dieses Projektes war es also, diese neuartige, innovative Wärmekraftmaschine weiterzuentwickeln, zu optimieren und die nötigen Erkenntnisse zu gewinnen, um diese Anlage nach Abschluß dieses aFuE-Projektes in Zusammenarbeit mit der beteiligten oder neu zu gründenden Firmen zur Serienreife zu bringen. Ein damit eng verbundenes, weiteres Ziel lag in der Entwicklung einer modular einsetzbaren Wärmekraftmaschine, die dann auch für die anderen nachfolgend genannten Anwendungsgebiete verwendet werden kann: • Meerwasserentsalzung • Klimatisierungstechnik • Antrieb der Pumpen bei geothermischer Wärmeeinbringung • Energierückgewinnung aus Wärmequellen (z.B. Geysire in Island) • Energierückgewinnung in industriellen Kühlwasserkreisläufen • Energierückgewinnung in der Verfahrenstechnik • Restwärmenutzung bei konventioneller Energieerzeugung.
Entwicklung einer neuartigen Prüfanlage zur Prüfung von Bauelementen aus Formgedächtnisteilen
(2004)
Im Rahmen des Forschungsvorhabens, unterstützt durch das Förderprogramm des BMBF „Anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung an Fachhochschulen“ (aFuE), soll eine voll automatisierte, universale Prüfanlage gebaut werden mit deren Hilfe es möglich ist, das Verhalten von Formgedächtnislegierungen (FGL) bei der Variation verschiedener Parameter zu ermitteln. Die Prüfanlage soll in erster Linie sehr genau die Phasenumwandlungstemperaturen der Formgedächtnislegierungen ermitteln, um damit einen tieferen Einblick in die metallkundlichen Hintergründe zu gewinnen. Aber es gibt auch weitere Anwendungen wie zum Beispiel das so genannte „Training“, indem man durch gezielte thermische und mechanische Belastungen den FGL verschiedene Formgedächtniseffekte trainiert. Ein weiteres Ziel des Forschungsvorhabens ist das Erstellen einer Prüfnorm für FGL die den gesamten Prüfablauf dokumentieren und ergänzen wird. Letztendlich soll die Prüfeinrichtung eine Plattform für die Weiterentwicklung der existierenden FG-Anwendungen sein, sowie die Einsatzmöglichkeiten dieser Werkstoffe zu erweitern. Da es derzeit keine Normung für Bauteile aus FGL gibt, soll in den erfolgten Tests ein Vorschlag für eine FG-Normung gemacht werden. Förderkennziffer 17 092 02
Im Rahmen des KONTEC Kongresses 2021 in Dresden wurden sowohl ein Poster als auch ein Paper des Forschungsprojekts EKont veröffentlicht. Neben der Schilderung des Versuchsaufbaus werden neuartige Schneidprozesse und Abtragsprinzipien vorgestellt. Im Anschluss daran werden vier Prototypen (gleichsinniger Stufenfräser, gegenläufiger Stufenfräser, mittig gegenläufiger Stufenfräser - Getriebe und oszillierender Werkzeugaufsatz) beschrieben.
Entwicklung eines Prozesses für die Software-Funktionsvorentwicklung am Fahrzeug mittels Matlab/Simulink, um einen Machbarkeitsnachweis neuer Funktionen vor Beginn der Software-Serienentwicklung sicherzustellen. Der Prozess beinhaltet die Anforderungserhebung, die Systementwicklung in den Bereichen Hydraulik und Elektrik, die Software-Funktionsentwicklung in Matlab/Simulink sowie die Funktionsprüfung am Fahrzeug.
Botswana, a new construction project – the Maun Science Park - is to be built with a focus on sustainability and to create a new living space for the rapidly growing population in Africa. The project will be a blueprint for future projects in Africain terms of progress, technology and sustainability. This thesis will deal with its financial framework and will serve as a basis for the development of ways and means of financing such projects.
Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines Linearantriebes mittels Formge-dächtnislegierungen (FGL) zur Knochenverlängerung und Defektüberbrückung ent-sprechend der Methode nach Betz und Baumgart. Der zu entwickelnde Linearantrieb sollte im Idealfall folgende Eigenschaften aufweisen: • mechanisch einfach aufgebaut • leicht zu miniaturisieren • großer Arbeitsweg • variable Positionierung • hohe Leistung • kostengünstig Zur Entwicklung eines derartigen FG-Marknagels sollten die folgenden Teilprobleme gelöst werden: • Auswahl einer geeigneten FGL zur Realisierung der benötigten Kräfte innerhalb der möglichen Temperaturdifferenz • Auswahl der Heizspirale und Messung der Aufheiztemperaturen an der Marknagel-oberfläche • Ausarbeiten der konstruktiven Lösung hinsichtlich der ermittelten Werte bezüglich des Verhältnisses Kraft/Weg • Werkstoffauswahl hinsichtlich der Implantierbarkeit, der Schweißbarkeit mit Laser und der Aufheizung • Mechanische Sicherung (Arretiermechanismus) bei Belastung der Extremität durch den Patienten und Entwicklung eines Rückstellmechanismus • Verbindungstechnik der Komponenten • Erprobung der entwickelten Prototypen in Labortests
An der HTWG Konstanz sind bis zu dem o.g. Projekt keine Aktivitäten auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung von Fahrrädern unternommen worden. Mit Projektbeginn ist die Möglichkeit einen Fahrradrahmen mit Knotenpunkten aus Kunststoffspritzguss herzustellen untersucht und zum Patent angemeldet worden. Ziele: Ziel des Vorhabens war es zu untersuchen, ob im Bereich von Tourenfahrrädern der Preisklasse um die 1000 DM Verkaufspreis ein Rahmen kostengünstiger als durch hart verlöten oder verschweißen von Stahl- bzw. Aluminiumrohren zu realisieren ist. Dabei ist eine 10-15%-ige Einsparung als Zielsetzung angesehen worden. Ergebnisse: Es sind fünf Generationen von Prototypen gebaut worden und in entsprechenden DIN-Versuchen untersucht worden. Derzeit werden Langzeitversuche an 14 Fahrrädern vorgenommen um die Dauerhaltbarkeit der Konstruktion zu überprüfen.
Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines miniaturisierten vollimplantierbaren Gerätes zur Verlängerung von Kiefer- und Schädelknochen, basierend auf den Erkenntnissen von Plattenosteosynthese-Verfahren. Dieses Gerät, im folgenden Mechatronische Osteosyntheseplatte (kurz MO) oder Distraktor genannt, ist ein kleiner Teleskopaktuator, der eine Kraft von mindestens 30 N erzeugt, die zur Verlängerung eines Knochens benötigt wird. Der Antrieb erfolgt durch Formgedächtnisdrähte aus einer Nickel-Titan-Legierung, die im Inneren des Gerätes gespannt sind. Diese Drähte werden über eine drahtlose niederfrequente Energieeinkopplung mit Strom versorgt. Über einen Ratschenmechanismus wird die Kraft auf eine teleskopartig ausfahrende Platte übertragen. Der Distraktor wird direkt auf den Knochen mit kommerziell erhältlichen Titan-Knochenschrauben aufgeschraubt. Die Neuerung bei dieser Entwicklung ist u.a. der Antrieb durch Drähte aus Formgedächtnislegierung, sowie die vollständige Implantierbarkeit des Gerätes. Formgedächtnislegierungen können in kaltem Zustand mit geringem Kraftaufwand verformt werden. Werden sie anschließend erhitzt, so „erinnert“ sich die Legierung an ihre ursprüngliche Form und nimmt den vorherigen unverformten Zustand wieder ein. Ziel dieser Neuentwicklung ist, durch das vollständige Verschließen des operierten Bereichs die Infektionsgefahr zu minimieren, das Risiko für den Patienten zu senken und den Behandlungskonfort zu erhöhen. Durch die minimierte Narbenbildung wird das kosmetische Ergebnis ebenfalls verbessert. Desweiteren soll die Erfassung von Messwerten für Weg und Kraft integriert werden, um so dem betreuenden Arzt Auskunft über den Fortschritt des Verlängerungsprozess und die Heilung zu geben. Eingesetzt wird die Osteosynthese durch Knochenverlängerung in der plastischen Chirurgie bei Missbildungen, Fehlstellungen oder Unfällen.