Bücher veröffentlicht von FAU University Press

The catalogue presents the art collection of the Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), which came to Erlangen thanks to the funding by the 'Art in Architecture' program of the Free State of Bavaria. In addition, works of art are also documented that have passed from original margravial ownership into the responsibility of the university, as well as selected works from the field of applied arts that have decorated or still decorate the interiors of institute buildings. The entries with data set, description and photographs are arranged according to six tours, so reading can prepare a walk to the works of art.

Über die bloße körperliche Repräsentation des Sozialen hinaus kann der Körper als ein konstitutives Medium gesellschaftlicher Ordnung aufgefasst werden, das Handlungspotenzial besitzt und auf Diskurse rückwirkt. Bislang beschäftigte sich die Forschung allerdings weniger mit der intersektionalen Verschränkung von Formen der Differenz bei der Konstitution von Körpern.Die interdisziplinären Beiträge widmen sich dem Körper aus zwei sich bedingenden und überlagernden Perspektiven: Zum einen betrachten sie Körper in gesellschaftlichen Strukturen und Institutionen, zum anderen richtet sich der Blick auf die Akteure selbst und deren Körper. Der intersektionale Zugriff auf den Körper und die Beobachtung der Verflechtung verschiedener Differenzkategorien zeigt, wie dynamisch sich intersektionale Körperkonfigurationen verändern können und wie sie in verschiedenen kulturellen Settings und historischen Kontexten ganz unterschiedliche Wirkungen entfalten.

Die Religionsgesellschaft als Rechtsbegriff ist auch im heutigen (Verfassungs-)Rechtsleben Deutschlands, insbesondere durch die inkorporierten religionsverfassungsrechtlichen Artikel der Weimarer Reichsverfassung, präsent. Christian Sturm untersucht in dieser rechtshistorischen Studie die Wurzeln des Begriffs der Religionsgesellschaft im Naturrecht der Aufklärung und zeichnet seine Entwick1ung bis zu den ersten deutschen Kodifikationen nach. Dabei erweist sich, dass der Begriff geschichtlich keineswegs allein den heute für ihn charakteristischen freiheitlichen Kontext aufweist, sondern dass ihm gerade zu Beginn auch eine dezidiert etatistische Funktion eignet, wenngleich er spätestens in den ersten Kodifikationen zum Wegbereiter eines auf Parität und staatlicher Zurückhaltung fußenden Staatskirchenrechts avanciert.

Laser powder bed fusion of metals by a laser beam (PBF-LB/M), due to its industrial applicability, represents a promising additive manufacturing technology for future production. The layerwise and selective melting of a powder layer enables an increased freedom in design. However, local process deviations can impede the mechanical properties. Therefore, applicable sensors are necessary for their detection and further industrial adoption of the process.This thesis reports on identified correlations of properties of spatter particles to the microscopic process behavior and process zone formation and their applicability within the industrial process environment. For this first, a dedicated particle tracking velocimetry method is developed to spatially and temporally resolve the trajectories of the individual particles. Statistical spatter measurements are correlated to process observations revealing their connection to evaporation-driven mechanisms of the process. The applicability for the quantification of process-relevant measures of the microscopic process zone as well as the robustness of the identified correlations against changing process environments are investigated. Based on this, the transferability of the results from the lab environment into an industrially applicable sensing approach is demonstrated, enabled by a dedicated data processing approach for the derivation of spatter properties in real-time.Aufgrund seiner industriellen Anwendbarkeit stellt das Laserstrahlschmelzen von Metallen im Pulverbett ein vielversprechendes Fertigungsverfahren für die Produktion der Zukunft dar. Das selektive und schichtweise Aufschmelzen einer Pulverschicht eröffnet im Vergleich zu konventionellen Verfahren eine größere Gestaltungsfreiheit. Lokale Prozessabweichungen können jedoch die Bauteileigenschaften beeinflussen und daher sind entsprechende Sensoren zur Erfassung dieser für einen breiteren industriellen Einsatz notwendig.In dieser Arbeit werden Korrelationen zwischen den Eigenschaften von Spritzerpartikeln zur mikroskopischen Ausformung der Prozesszone untersucht. Hierfür wird zunächst eine Methode zur Partikelverfolgung entwickelt, welche es erlaubt die Trajektorien der einzelnen Partikel zeitlich und räumlich aufzulösen. Die statistischen Eigenschaften der Partikel werden mit Prozessuntersuchungen abgeglichen, wodurch ihre Korrelation zu verdampfungsgetriebenen Mechanismen innerhalb der Prozesszone ersichtlich wird. Anschließend wird die Anwendbarkeit der Korrelationen zur Quantifizierung mikroskopischer Prozesszonenmerkmale untersucht, sowie der Einfluss sich ändernder Prozessbedingungen auf die identifizierten Beziehungen. Durch eine prototypische Umsetzung mittels Parallelisierung der Datenverarbeitung und der Spezifizierung auf Basis der Messergebnisse wird abschließend die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf einen industriell einsetzbaren Sensoransatz demonstriert.

The topic of this work is the analysis of control loops under the influence of input/output timing deviations. Such deviations from the ideal periodic timing can lead to increased control error or even to instability. To address this issue, methods are presented to determine a safe tolerance band for the timing deviation. Two alternatives are addressed: stability analysis at design time and timing adaptation at run time. In both cases, the methods support multiple inputs and outputs with individual timing uncertainties.For the analysis at design time, the work presents methods to determine stability and maximal control error at design time for a given input/output time window. The linear case is analyzed using linear impulsive systems. Progress towards solving the nonlinear case is made by reachability analysis of hybrid automata in connection with the Continuization method.For a flexible adaptation at run time, the framework of convergence rate abstractions is developed. By this, the decision about the permissible input/output timing can be made according to the current situation and with little computational overhead. Hence, larger temporal deviations can be permitted for a short time as long as the timing remains good enough in the long-term average to preserve stability.Die Arbeit befasst sich mit dem Verhalten von Regelkreisen unter dem Einfluss von zeitlichen Abweichungen der Ein- und Ausgabe. Solche Abweichungen von einem idealen periodischen Zeitraster können zu größerer Regelabweichung und bis hin zu Instabilität führen. Die Arbeit stellt Methoden vor, um ein erlaubtes Toleranzband für die zeitliche Abweichung zu bestimmen. Dies umfasst zum einen die Stabilitätsanalyse zum Entwurfszeitpunkt und zum anderen die Adaption zur Laufzeit. Insbesondere wird der Mehrgrößenfall betrachtet, in dem mehrere Sensoren und Aktoren jeweils eigene zeitliche Unsicherheiten aufweisen.Für die Analyse zum Entwurfszeitpunkt werden Methoden zur die Analyse der Stabilität und maximalen Regelabweichung für ein gegebenes Ein-/Ausgabe-Zeitfenster vorgestellt. Für den linearen Fall wird dies anhand eines linear impulsives Systemmodells umgesetzt. Als Lösungsweg für den nichtlinearen Fall wird die Erreichbarkeitsanalyse hybrider Automaten in Vebrindung mit der Continuzation-Transformation untersucht.Zum anderen wird eine Methode zur flexiblen Anpassung der Ein-/Ausgabe-Zeitfenster an die aktuelle Situation entwickelt. Hierzu wird das Konzept der Konvergenzraten-Abstraktion entwickelt, um zur Laufzeit mit mit geringem Rechenaufwand eine Entscheidung über das zulässige Zeitfenster zu treffen. Somit kann kurzzeitig eine größere zeitliche Abweichung zugelassen werden, solange das durchschnittliche Timing hinreichend gut bleibt um die Stabilität zu erhalten.

In this thesis the simple, contact-free speckle-analysis is investigated for its application in photoacoustic detection. First, a simulation model is created which theoretically confirms the detectability of photoacoustic surface deformations by speckle-analysis. Subsequently, the feasibility of contact-free detection is demonstrated by experiments on phantoms and ex-vivo tissue using a high-speed camera system. For these measurements multiple speckles are analyzed and within these experiments the endoscopic applicability of the technique by using an imaging fiber bundle is demonstrated. In order to speed up the acquisition of speckles, the high-speed camera system is replaced by a diode-based sensor of lower resolution. With this faster system the feasibility of contact-free photoacoustic detection and its automation by single speckle-analysis is experimentally demonstrated. Both used analysis techniques are compared based on their characteristics such as sensitivity, measuring range, linearity and measuring depth. Furthermore, investigationson ex-vivo tissue are used to show that the speckle wavelength is a crucial parameter for the quality of a speckle pattern and speckle-analysis. Finally, the possibility of photoacoustic imaging for speckle-analysis is demonstrated by testing a reconstruction approach by simulations and by a first experiment.In dieser Arbeit wird die kontaktfreie Speckleanalyse, für ihre Anwendung zur photoakustischen Detektion untersucht. Zuerst wird ein Simulationsmodell erstellt, das die Erfassbarkeit von photoakustischen Oberflächendeformationen durch die Speckleanalyse theoretisch bestätigt. Im Anschluss wird die Machbarkeit der kontaktfreien Detektion anhand von Experimenten an Phantomen und ex-vivo Gewebe mit einem Kamerasystem demonstriert. Für diese Messungen werden mehrere Speckles analysiert und im Rahmen dieser Experimente wird die endoskopische Anwendbarkeit der Technik anhand eines Faserbündels gezeigt. Um die Aufnahme der Speckles zu beschleunigen, wird das Kamerasystem durch einen diodenbasierten Sensor niedrigerer Auflösung ersetzt. Mit diesem schnelleren System wird die Machbarkeit der kontaktfreien photoakustischen Detektion und deren Automatisierbarkeit durch die Einzelspeckleanalyse experimentell nachgewiesen. Beide verwendeten Analysetechniken werden auf Basis ihrer Eigenschaften wie Empfindlichkeit, Messbereich, Linearität und Messtiefe verglichen. Weiterhin wird anhand von Untersuchungen an ex-vivo-Gewebe gezeigt, dass die Wellenlänge ein entscheidender Parameter für die Qualität eines Specklemusters und der Speckleanalyse ist. Schließlich wird die Möglichkeit der photoakustischen Bildgebung für die Speckleanalyse demonstriert, indem ein Rekonstruktionsansatz anhand von Simulationen und durch ein erstes Experiment getestet wird.

Situation ist, dass batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge (BEV) gegenüber fossilen Antriebstechnologien zunehmend an Marktanteilen gewinnen. Während der Anwendungsfall der urbanen Mobilität, mit den Anforderungen kurze Fahrdistanzen und lokale Emissionsfreiheit, ideal durch BEV erfüllt werden, gelten für die Langstreckenmobilität abweichende Anforderungen, wie lange Fahrdistanzen sowie möglichst ausbleibende energiebedingte Fahrstopps. Fragestellung dieser Arbeit ist daher, welche Antriebstechnologien in welchem Maße die Anforderungen der individuellen Langstreckenmobilität erfüllen.Um dieser Frage nachzugehen, wird in dieser Arbeit eine Vergleichsmethodik für Antriebskonzepte für die individuelle Langstreckenmobilität unter Berücksichtigung von Infrastrukturaufwendungen beschrieben, die verlässliche und objektive Bewertungsergebnisse ermöglicht. Die Vergleichsmethodik ist dreistufig aufgebaut und leitet aus strukturierten Rahmenbedingungen technologische, ökologische und ökonomische Kennzahlenausprägungen ab. Im Rahmen der Problemstrukturierung erfolgt die Antriebstechnologiemodellierung sowie die Anwendung eines Dimensionierungs- und Umlagemechanismus, um erforderliche Infrastrukturaufwendungen auf die Fahrzeugflotte zu verteilen. In der anschließenden Folgenabschätzen werden durch ein Rechensystem aus quantitativen Rahmenbedingungen multidimensionale Kennzahlen berechnet, welche schließlich in der Bewertungsphase zu einem ganzheitlichen Kennzahlensystem assembliert werden.Die beschriebene Vergleichsmethodik wurde darüber hinaus im Rahmen einer Webapplikation automatisiert. Die E|KPI-Webapplikation ermöglicht die interaktive Anwendung der Vergleichsmethodik zur Bewertung der Antriebstechnologien des Lösungsraums.

Die robotergestützte Automatisierung manueller Tätigkeiten in der Montage bedingt die Imitation menschlicher Fähigkeiten durch das technische System. Die drei Fähigkeiten taktile Montage, definierte Handhabung unsortieren Materials sowie die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter werden als zentrale Befähiger einer weitergehenden Automatisierung identifiziert. Obwohl für diese Fähigkeiten bereits technologische Äquivalente in der Automatisierungstechnik existieren, ist ein industrieller Einsatz noch nicht verbreitet. Das Ziel, die industrielle Einsetzbarkeit zu erhöhen, wird in dieser Abhandlung durch die Definition und Umsetzung real anwendbarer Planungs- und Simulationsmethoden verfolgt. Es wird gezeigt, dass angepasste Methoden eine effiziente Umsetzung und verlässliche Vorhersage des späteren Verhaltens solcher Systeme zulassen. Die Methoden werden an realen Szenarien aus der Elektronikproduktion evaluiert.

Rotationsschneiden ist eine eher gering verbreite Technologie und hat sich vornehmlich in der Verpackungs- und Hygieneindustrie als Verfahren für die Verarbeitung zahlreicher weicher und nichtmetallischer Materialien etabliert. Anwendung in der Metallverarbeitung hat das Verfahren in Kombination mit Profilierprozessen erlangt und sich auch in dieser Branche für einfache Profilanwendungen durchgesetzt. Damit überzeugt das Rotationsschneiden als kontinuierliches Verfahren mit seinen Potenzialen in der Massenverarbeitung von dünnen Materialen, so auch hypothetisch von metallischen Funktionsfolien, die in mechatronischen Anwendungen zum Einsatz kommen. Wichtige Vertreter dieser Kategorie sind Elektroband für weichmagnetische Kerne, Kupferfolien für Schaltungsträger, legierte Kupferbänder für Stanzgitter und Lotband für Lotstanz- und Formteile.Im Rahmen dieser Dissertation werden die Einsatzpotenziale der Rotationsschneidtechnologie für die Verarbeitung dieser metallischen Funktionsfolien tiefergehend analysiert und Lösungswege aufgezeigt. Zunächst werden die technologischen Prozessmerkmale zum Aufbau der Prozessstruktur, zur Kinematik des Prozesses sowie zur Statik und Dynamik beim Rotationsschneiden erfasst und auf die Gegebenheiten beim Rotationsschneiden von dünnen Metallfolien hin ausgerichtet.Anschließend werden das rotative Messerschneiden, das rotative Stempel-Matrize-Schneiden und das rotative Elastomer-Schneiden als geeignete Verfahrensalternativen für die Verarbeitung von dünnen Metallfolien für mechatronische Anwendungen identifiziert, auf die hohen Anforderungen mechatronischer Anwendungen hin angepasst und eingehend auf ihre Eignung für die Verarbeitung von ausgesuchten Vertretern für Funktionsfolien untersucht. Abschließend werden die drei rotativen Schneidverfahren bezüglich verschiedener Kriterien kategorisiert, um eine Auswahlhilfe für den spezifischen Anwendungsfall anzubieten.Zuletzt geben zwei exemplarische Anwendungen einen Ausblick auf die gewaltigen technischen und prozessualen Potenziale in der industriellen Verarbeitung von metallischen Funktionsfolien für mechatronische Produkte. Die erste betrachtete Anwendung ist die effiziente rotative Verarbeitung von Elektroband zu magnetischen Kernen. Die zweite Anwendung befasst sich mit der rotativen Verarbeitung von Schaltungsträgern für LED-Leuchtmittel.

Eine der größten gesellschaftlichen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts ist die Eindämmung des Klimawandels. Ein Ansatz, der vor allem in der Kraftfahrzeugindustrie in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen hat, ist der ganzheitliche Leichtbau, wodurch vor allem konventionelle Fertigungstechnologien im Bereich der Umformtechnik zunehmend an ihre Grenzen stoßen. Durch Anwendung der innovativen Prozessklasse der Blechmassivumformung können Funktionsbauteile mit einem hohen Grad der Funktionsintegration prozesssicher, sowie energie- und kostenoptimiert hergestellt werden. Dabei konnte vor allem durch den Einsatz von prozessangepassten Halbzeugen eine gesteigerte Materialeffizienz nachgewiesen werden. Vor allem inkrementelle Umformverfahren weisen dafür ein hohes Potential auf. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird daher das Ziel verfolgt, ein ganzheitliches Prozessverständnis zur Herstellung von Tailored Blanks durch einen neuartigen flexiblen Walzprozess aufzubauen. Zur Ableitung physikalischer Zusammenhänge wird eine grundlegende experimentelle Prozess- und Einflussanalyse durchgeführt und darauf aufbauend eine ganzheitliche Methodik zur Herstellung einer rotationssymmetrischen Materialvorverteilung abgeleitet. Unter Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse wird anschließend die Übertragbarkeit der Methodik auf höherfeste Werkstoffklassen und variierende Halbzeugdicken sowie die Einsatzfähigkeit der Halbzeuge in einem nachgelagerten Tiefzieh-Stauchprozess bewertet.

Die simulative Prognose des Mündungsgeräusches von Fahrzeugabgasanlagen stellt ein essentielles Auslegungswerkzeug dar, um den vielseitigen akustischen Anforderungen in der modernen Fahrzeugakustikentwicklung gerecht zu werden. Ein hierfür etablierter methodischer Ansatz ist die eindimensionale nichtlineare Gasdynamiksimulation im Zeitbereich. Während mit dieser Methode schnelle Simulationen bei geringem Rechenaufwand möglich sind, gehen damit aufgrund der implizierten eingeschränkten eindimensionalen Abbildung der Strömungsvorgänge ebenfalls verschiedene Restriktionen im Prognoseumfang einher. Aufgrund der kontinuierlich steigenden akustischen Anforderungen, sowohl aus Kundensicht als psychoakustischer Qualitätsaspekt als auch hinsichtlich gesetzlicher Vorschriften, ist für die zukünftige adäquate und zielgerichtete Entwicklung des Mündungsgeräusches eine deutliche Erweiterung des numerischen Prognoseumfanges notwendig. Für die vollständige Abbildung der akustischen Quellmechanismen ist es erforderlich, die Strömungsvorgänge vollumfänglich im dreidimensionalen Kontext, einschließlich derer Turbulenzinformationen, abzubilden und daraus die akustischen Quellen sowie deren Ausbreitung abzuleiten. In der vorliegenden Arbeit wird dieser zusammenhängende Themenkomplex mittels systematischer experimenteller Analysen der grundlegenden Strömungs- und Akustikmechanismen erschlossen und mit darauf aufbauenden numerischen Untersuchungen schrittweise zu einer geeigneten dreidimensionalen Prognosemethode geführt. Für die differenzierte Untersuchung der überlagerten strömungsakustischen Einzelmechanismen, die dem Entstehungsprozess des Mündungsgeräusches zugrunde liegen, wurde eine geometrische und physikalische Abstrahierung vorgenommen. Dabei wurden drei generische Untersuchungsmodelle definiert: ein gerades Rohr und zwei zylindrische Expansionskammern, die sich im Durchmesser unterscheiden. Die Modelle wurden mit zwei separierten physikalischen Eingangsrandbedingungen in Form eines stationären Massenstroms bei unterschiedlichen Machzahlen und eines pulsierenden Massenstroms bei verschiedenen Motordrehzahlen beaufschlagt. Dadurch wurde die Analyse der distinktiven akustischen Entstehungsmechanismen sowie eine schrittweise Evaluierung einer geeigneten numerischen Prognosemethode ermöglicht. Im Experiment wurden sowohl die transienten turbulenten Strömungsfelder im Freistrahl stromabwärts der Modellmündungen als auch die von dort emittierten Akustikfelder erfasst. Zur numerischen Abbildung wurden Strömungssimulationen mit hybriden DES- und LES-Turbulenzformulierungen unter Verwendung unterschiedlicher numerischer Konfigurationen durchgeführt und zur Berechnung des akustischen Signals mit der Ffowcs Williams und Hawkings Methode gekoppelt.Anhand der experimentellen Daten zum geraden Rohr bei stationärem Massenstrom konnte gezeigt werden, dass die in der Freistrahlakustik etablierten Ähnlichkeitsspektren auch für Freistrahlen im niedrigen subsonischen Bereich basierend auf einer voll turbulenten Rohrströmung Validität besitzen. Allerdings war bei jedem Abstrahlwinkel stets eine Superpositionierung der beiden Ähnlichkeitsspektren und damit der beiden selbstähnlichen turbulenten Quellmechanismen zur Approximation der gemessenen Frequenzspektren erforderlich. Dies steht im Kontrast zu den Literaturergebnissen und konnte als Eigenschaft der in dieser Arbeit untersuchten kleinen Machzahlen identifiziert werden. Mit den dazugehörigen Simulationen konnte gezeigt werden, dass das DES-Modell in Standard-Konfiguration nicht zur Abbildung eines auf einer voll turbulenten Rohrströmung basierenden Freistrahls geeignet ist. Aufgrund einer räumlichen Verzögerung in der Entstehung aufgelöster turbulenter Fluktuationen stromabwärts der Modellmündung entstand ein Verhalten mit ähnlichen Charakteristika einer laminar-turbulenten Transition. Durch stark ausgeprägte räumlich kohärente Wirbelstrukturen führte dies zu akustischen Überhöhungen bei tiefen und mittleren Frequenzen von bis zu +12 dB/Hz. Dieser Effekt konnte durch eine numerische Konfiguration in Form einer künstlichen Reduzierung der Wirbelviskosität im Freistrahl vermieden werden, wodurch die akustischen Überhöhungen um bis zu 9.8 dB/Hz verringert wurden. Weitere Konfigurationen zeigten, dass die Form des radialen turbulenten Strömungsprofils an der Mündung sowie die Auflösung turbulenter Fluktuationen in der Grenzschicht stromaufwärts der Mündung maßgebliche Parameter für die korrekte akustische Prädiktion in mittleren und hohen Frequenzbereichen sind. Als übergreifend geeignetste Methode ließ sich schließlich die skalenauflösende Simulation der innenliegenden Rohrströmung mittels WMLES und synthetischer Eingangsturbulenz festhalten. Die komplementären experimentellen Untersuchungen an den Modellen der Expansionskammern zeigten, dass trotz identischer Eingangsrandbedingungen deutlich erhöhte Schalldruckpegel im Mündungsgeräusch gegenüber dem geraden Rohr entstehen. Diese ließen sich auf tonale Komponenten, bedingt durch angeregte Systemresonanzen, sowie auf erhöhte breitbandige Anteile, hervorgerufen durch gesteigerte Turbulenzgrade, zurückführen. Beide Effekte zeigten dabei eine Abhängigkeit vom Kammerdurchmesser. Mit dem Übertrag der WMLES-Methode vom geraden Rohr auf die große Expansionskammer wurden sowohl im turbulenten Strömungsfeld als auch in Form der deutlich erhöhten akustischen Anregung sowie in derer Tonalität sehr gute Ergebnisse erzielt. Dies bestätigte die gute Prognosegüte dieses Ansatzes auch für komplexere Geometrien. Bei den zweiten physikalischen Eingangsrandbedingungen in Form des pulsierenden Massenstroms zeigten die experimentellen Ergebnisse ein stark tonal geprägtes Mündungsgeräusch. Dieses wies trotz niedrigerer mittlerer Machzahl eine erhebliche Erhöhung der Schalldruckpegel gegenüber dem stationären Massenstrom auf und verdeutlichte dadurch die signifikant erhöhte Effizienz eines pulsierenden Massenstroms als akustischer Quellmechanismus, der als Monopolquelle agiert. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass mit steigender Motordrehzahl eine Umverteilung der akustischen Anregung von Haupt- zu Nebenordnungen einhergeht, was auf eine Änderung der frequenziellen Aufteilung der strömungsseitigen Anregungsenergie zurückzuführen war. Die bei global stationären Randbedingungen verifizierte Simulationsmethodik des WMLES-Modells ergab auch bei pulsierendem Massenstrom sowohl hinsichtlich des erhöhten Schallpegelniveaus als auch in Bezug auf die Tonalität sehr gute Ergebnisse. Ferner stimmten die Gesamtschalldruckpegel sehr gut bis exakt mit den experimentellen Daten überein. Insgesamt ist dieser numerische Ansatz somit als geeignete Methode zur Abbildung aller grundlegenden strömungsakustischen Mechanismen des Mündungsgeräusches von Fahrzeugabgasanlagen festzuhalten.

Digitale Menschmodelle eröffnen die Möglichkeit einer virtuellen und prädiktiven Analyse physischer Mensch-Produkt Interaktionen am digitalen Produktmodell. Dadurch können menschzentrierte Produktanforderungen ¿ wie Ergonomie oder Gebrauchstauglichkeit ¿ im Sinne eines virtuellen Nutzertests, zeit- und kosteneffizient sowie frühzeitig und proaktiv im Produktentwicklungsprozess berücksichtigt werden. Eine Voraussetzung zur vielseitigen Anwendbarkeit eines solchen virtuellen Nutzertests ist eine Methodik zur möglichst universellen, zugänglichen und vertrauenswürdigen Modellierung und Vorhersage des zu analysierenden menschlichen Interaktionsverhaltens. Nach aktuellem Stand der Wissenschaft besteht im Kontext der Produktentwicklung ein Bedarf hinsichtlich einer solchen Methodik.Diese Dissertationsschrift trägt dazu bei, die beschriebene Forschungslücke zu schließen. Hierzu wird eine systematische Literaturrecherche beschrieben, welche den Stand der Technik wiedergibt und Handlungsempfehlungen zur Schließung der beschriebenen Lücke ableitet. Darauf aufbauend wird eine Methode zur Interaktionsmodellierung vorgestellt. Diese wurde mithilfe einer Taxonomie elementarer Affordanzen erforscht und als CAD-integrierte Modellierungsumgebung implementiert. Ferner wird eine Methode zur Vorhersage und Analyse von Körperhaltungen unter Zuhilfenahme muskuloskelettaler Menschmodelle präsentiert. Zusammen bilden diese Methoden ein prädiktives Interaktionsmodell, welches in zwei Evaluationsstudien hinsichtlich dessen Funktionalität und Anwendbarkeit überprüft wurde.

Am Körper tragbare Sensoren, so genannte Wearables, werden im Sportbereich immer populärer. Wearables bieten Nutzern die Möglichkeit, Rückmeldung über Technik und sportliche Leistung in Echtzeit zu erhalten, während sie Wissenschaftlern Einblicke in die Biomechanik und Physiologie von Sportlern außerhalb des Labors ermöglichen. Eine der ersten Sportarten, in welcher viele Athleten Wearables nutzten, war der Ausdauerlauf. Seit der Einführung von Smartphones und Smartwatches haben viele Läufer begonnen, sich selbst zu tracken und ein digitales Trainingstagebuch zu führen. Durch die große Anzahl an Nutzern weltweit, die ihre Daten an Fitness Plattformen übertragen haben, entstanden große Datenbanken, die nun Big Data Analysen \mbox{ermöglichen. Diese} Art von Analysen bieten Wissenschaftlern die Möglichkeit, generische Schlussfolgerungen aus longitudinalen Studien basierend auf einer größeren Anzahl an Nutzern zu ziehen als jemals zuvor.Die in dieser Dissertation präsentierten Studien zeigen zum einen, wie Rohdaten von am Körper tragbaren inertialen Messeinheiten im Ausdauerlaufen zu interpretierbaren Laufparametern verarbeitet werden und zum anderen, wie Big Data von Fitness Plattformen genutzt werden kann, um Erkenntnisse im Marathon Training zu erlangen.

Die Blechmassivumformung als Anwendung von Massivumformverfahren auf Blech vereint die Vorteile der Blech- und Massivumformung. Aus flächigen Halbzeugen werden dünnwandige und folglich leichte Bauteile mit integrierten Funktionselementen, wie Verzahnungen oder Zapfen, durch einen dreidimensionalen Stofffluss ausgeformt. Hierdurch werden dem Ziel des Leichtbaus entsprochen und Systeme mit nachhaltigem Einsatzverhalten realisiert.Um die Effizienz der Blechmassivumformung weiter zu steigern, wird im Rahmen der Arbeit das Fertigen von Funktionsbauteilen aus Bandmaterial erforscht. Durch die Umformung vom Band wird die Ausbringungsmenge im Vergleich zu einer Fertigung aus vorbeschnittenen Ronden gesteigert. Zielsetzung der Arbeit ist es, ein grundlegendes Prozessverständnis für die Blechmassivumformung von Funktionsbauteilen aus Bandmaterial zu erarbeiten. Hierbei werden die bandspezifischen Herausforderungen und deren Ursachen bezüglich des Werkstoffflusses und den Werkzeugbeanspruchungen identifiziert. Aufbauend hierauf werden zur Erweiterung der Prozessgrenzen werkstück-, prozess- sowie werkzeugseitige Maßnahmen zur Stoffflusssteuerung bei der Umformung von Bandmaterial erforscht. Bei verschleißkritischen Maßnahmen wird deren Einsatzverhalten in Standmengenversuchen analysiert und die Eignung der Maßnahmen für die Fertigung einer hohen Stückzahl an Bauteilen nachgewiesen. Aus den Ergebnissen der Arbeit werden abschließend anwendungsbezogene Hinweise für die Blechmassivumformung von Funktionsbauteilen aus Bandmaterial abgeleitet.

Mithilfe des LDS®-Verfahrens kann die Integration elektrischer Systeme in multifunktionale Produkte realisiert werden. In vielen Bereichen, auch in Hochfrequenz (HF)-Anwendungen, bietet das LDS®-Verfahren hohes Nutzenpotenzial hinsichtlich Funktionalität und Integrationsdichte, wodurch ein kompaktes Kommunikationssystem mit genauen Abmessungen sowie mit reduzierter Anzahl an Verbindungsstellen geschaffen werden kann. Hierfür müssen die mittels LDS®-Verfahren hergestellten Bauteile zahlreiche Anforderungen bezüglich ihrer HF-Eigenschaften erfüllen. Passive Intermodulation (PIM) als eine der Leistungsanforderungen ist zu einem wachsenden Anliegen hinsichtlich des Designs und der Fertigung von HF-Bauteilen geworden. Die Evaluierung von PIM an den mittels LDS®-Verfahren hergestellten Mikrostreifenleitungen steht in dieser Arbeit im Fokus.Eine im Rahmen dieser Dissertation durchgeführte Untersuchung kommt zu dem Ergebnis, dass sowohl der PIM-Pegel als auch die Qualitätsmerkmale von den Laserprozessparametern abhängig sind. Durch die Einstellung der Laserprozessparameter kann der PIM-Pegel beeinflusst werden. Aus den präsentierten Forschungsergebnissen ergibt sich, dass das LDS®-Verfahren für HF-Anwendungen unter Berücksichtigung von PIM einsetzbar ist.

Diese Publikation reflektiert in anschaulicher, lebendiger Weise ein künstlerisches Projekt, das im ersten Corona-Pandemie-Semester mit Studierenden der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg stattfand. Die Studierenden präsentieren ihre künstlerischen Arbeiten gemeinsam mit kurzen Schilderungen, in denen sie davon berichten, wie sie den unvorhergesehenen Wechsel in ein Online-Seminar unter den außergewöhnlichen Bedingungen des ersten Lockdown erlebten.

Im Rahmen der Ressourcenschonung und der Einsparung von CO2 Emissionen nimmt der Leichtbau im Mobilitätssektor eine tragende Rolle ein. Um dem zu begegnen, werden Strategien wie der Stoff- oder Formleichtbau eingesetzt. Zur versagensfreien Produktion von Karosseriebauteilen beim Tiefziehen werden zur Materialflusssteuerung unter anderem Ziehsicken, wulstartige Vertiefungen im Flanschbereich, eingesetzt. Dabei mangelt es an einer ganzheitlichen Beurteilung der Auswirkung einer Ziehsicke auf das mechanische und tribologische System. Das übergreifende Ziel der Arbeit war deshalb die Erarbeitung eines ganzheitlichen Prozessverständnisses und die Beurteilung und Erhöhung der Prognosegüte bei Tiefziehprozessen mit Ziehsickendurchlauf durch systematisch abgeleitete Maßnahmen anhand dreier Werkstoffklassen. Dies fand zweistufig anhand des Modellversuchs Streifenzug mit Ziehsicke und einem Tiefziehversuch mit Ziehsicken statt. Schwerpunkte bildeten die Qualifizierung geeigneter Messmethoden, wie der optischen in-situ Dehnungsmessung um die Prozessanalyse mehrschichtig durchzuführen und Zusammenhänge abzuleiten. Weiterhin wurden die simulative Vorhersage anhand experimenteller Messungen bewertet und durch die Übertragung der Erkenntnisse punktuell dir Prognosegüte verbessert. Im Rahmen einer Validierung an Tiefziehbauteilen konnten die Erkenntnisse übertragen werden und zusätzlich für lineare und konvexe Ziehsickenverläufe differenziert werden. Den Abschluss bilden eine Zusammenfassung und ein Ausblick auf weitere relevante Themen.

Eine wesentliche Herausforderung bei der Herstellung von Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen im Montagespritzguss ist die eingeschränkte Mediendichtheit aufgrund der chemischen Inkompatibilität der beiden Werkstoffe. Der Einsatz strukturierter, metallischer Einleger hat in diesem Zusammenhang ein großes Potential die Dichtheit zu steigern. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher die umformtechnische Strukturierung metallischer Einleger im Folgeverbundwerkzeug als hoch effizientes Fertigungsverfahren untersucht. Ziel dieser Arbeit ist ein Verständnis für die Herstellbarkeit strukturierter Einleger aufzubauen und die Prozessgrenzen abzuleiten im Hinblick auf die funktionsgerechte Auslegung. Anhand der Untersuchungen zum Verrunden der Schnittkanten mittels Prägen wurde die Querschnittsfläche des Einlegers als wichtigste Einflussgröße auf die Formfüllung und somit auf die Abbildungsgenauigkeit identifiziert. Bei den Untersuchungen zum Einprägen von Quernuten in die Einlegeroberfläche konnte durch die Gliederung des Werkstoffflusses in axiale und laterale Richtung, ein ganzheitliches Verständnis hinsichtlich der Ausformung der Nuten sowie der Längung und Breitung der Einleger geschaffen werden. Gerade die Breitung wird in diesem Zusammenhang durch die vorherrschenden Fließbehinderungen stark beeinflusst. Abschließend wurden die Untersuchungsergebnisse der umformtechnischen Strukturierung anhand der resultierenden Dichtheit umspritzter Einleger eingeordnet und eine Erhöhung der Dichtwirkung aufgezeigt. Dadurch wird ein Beitrag zur Entwicklung und Fertigung widerstandfähiger elektronischer Systeme geleistet.

Invasive computing is a paradigm for designing and programmingfuture parallel computing systems. For systems with 1,000 or more cores on a chip, resource-aware programming is of utmost importance to obtain high utilisation as well as computational, energy and power efficiency. Invasive computing provides a programmer explicit handles to specify and argue about resource requirements desired or required in different phases of execution: In an invade phase, an application asks the operating system to allocate a set of processor, memory and communication resources to be claimed. In a subsequent infect phase, the parallel workload is spread and executed on the obtained claim of resources. Finally, if the degree of parallelism should be lower again, a retreat operation frees the claim again, and the application resumes a sequential execution. To support this idea of self-adaptive and resource-aware programming, not only new programming concepts, languages, compilers, and operating systems were needed to be developed, but also revolutionary architectural changes in the design of MPSoCs (multiprocessor systems-on-a-chip) to efficiently support invasion, infection, and retreat operations. This book gives a comprehensive overview of all aspects of invasive computing.

Ein effizienter Ressourceneinsatz hat vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung und steigendem Bedarf nach Konsumgütern in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dies erfordert nachhaltigere und flexiblere industrielle Produktionsprozesse. Eine Strategie, um diesen Herausforderungen zu begegnen, ist der Einsatz neuartiger Fertigungsprozesse wie der additiven Fertigung. Die additive Fertigung bietet ein enormes Potential zur Flexibilisierung und Individualisierung von Produkten mit gesteigertem Mehrwert. Diese ist nach heutigem Stand allerdings mit langen Fertigungszeiten und geringerer Produktivität bei hohen Stückzahlen im Vergleich zu konventionellen Verfahren wie dem Umformen verbunden. Die Kombination der additiven Fertigung mit der Umformung zur Herstellung hybrider Bauteile bietet die Möglichkeit, die spezifischen Vorteile beider Technologien auszuschöpfen. Das im Rahmen der Arbeit verfolgte Ziel ist es daher, ein grundlegendes Verständnis über die Umformbarkeit hybrider Bauteile zu erhalten. Den Ausgangspunkt der Untersuchungen bildet die systematische Analyse von Einflussgrößen bei der Herstellung additiv gefertigter Strukturen auf einem Blechgrundkörper durch pulverbettbasiertes Schmelzen mittels Laser (PBF-LB/M). Die hybriden Bauteile werden anschließend hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften und Gefüge charakterisiert. Die Umformbarkeit wird mittels freiem Biegen bewertet. Dadurch ist es möglich, die Formgebung anhand von Geometrie, Formänderungsverteilung, Materialfluss und Spannungszustand zu analysieren. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend auf ein Demonstratorbauteil übertragen und die Identifikation von Potentialen für eine industrielle Anwendung vorgenommen.

Der Trend der Miniaturisierung führt dazu, dass elektronische Geräte auf kleinstem Raum verbaut werden und gleichzeitig einen erhöhten Funktionsumfang erfüllen müssen. Um die geforderten Leistungsdichten zu realisieren, werden zunehmend moderne Leistungshalbleiter mit sehr kleinen Abmessungen verwendet. Durch die Miniaturisierung der Leistungselektronik ist vor allem die Wärmespreizung von kleinen Heizquellen von Interesse, d.h. die Heizquelle befindet sich in der Mitte und die Wärme wird über eine größere Fläche verteilt. Mit sogenannten plattenförmigen pulsierenden Heatpipes (PHPs) kann die Wärme effizient verteilt werden. Innerhalb der PHP stellt sich eine selbstoszillierende Zweiphasenströmung ein, sodass sowohl der konvektive Wärmetransport als auch der Phasenwechsel genutzt wird.Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, optimierte PHP-Designs zur Wärmespreizung von kleinen Heizquellen zu entwickeln.

Additive Fertigungsverfahren erlauben große Designfreiheiten, die durch Design for Additive Manufacturing (DfAM) ausgeschöpft werden können. An AM-Leichtbauteile werden besonders hohe Steifigkeits- und Festigkeitsanforderungen gestellt. Hierfür eignen sich besonders Faser-Kunststoff-Verbunde. Mit dem Fused Layer Modelling-(FLM-)Verfahren lässt sich die ausgeprägte Anisotropie der Faser-Kunststoff-Verbunde im Vergleich zu anderen AM-Verfahren sehr zielgerichtet einsetzen.In dieser Dissertation wird daher ein strukturierter DfAM-Ansatz zur Auslegung kurzfaserverstärkter FLM-Leichtbauteile vorgestellt. Dieser berücksichtigt die orthotropen Materialeigenschaften zunächst durch eine Baurichtungsoptimierung, die den Kraftfluss im Bauteil möglichst planar in der Druckplattformebene führt. Anschließend folgt eine Topologieoptimierung mit orthotropem Materialmodell, die sowohl Außengestalt als auch Infill simultan optimiert. Eine Extrusionspfadgenerierung überführt Ergebnisse dann in druckbare Bauteile. Eine strukturmechanische FLM-Simulation erlaubt den Vergleich verschiedener FLM-Bauteile mit verschiedenen Infill-Mustern.Zur Demonstration wird ein Tragwerksknoten unter zwei Lastfällen mit dem neuen Ansatz optimiert. Die entstehende Geometrie; dieselbe Geometrie, jedoch mit anderen Infill-Mustern; und eine konventionell ausgelegte Variante werden mittels FLM-Simulation verglichen. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Steifigkeitsgewinn des neuen Ansatzes gegenüber konventionellen Alternativen, der Produktentwickelnde zudem strukturiert durch den DfAM-Prozess mit seinen herausfordernden Designfreiheiten führt

Die Palliativmedizin hat sich über die letzten 20 Jahre zu einem eigenständigen Teilgebiet der Medizin entwickelt. In der vorliegenden diachronen Studie wird die sich vollziehende Institutionalisierung der Palliativmedizin unter Einsatz korpuslinguistischer Methoden nachgezeichnet. Die schrittweise Etablierung des neuen Forschungs- und Behandlungsbereiches wird durch die Analyse eines mehr als 60 Millionen Wörter umfassenden Fachtextkorpus nachvollziehbar gemacht. Gleichzeitig werden im Rahmen der Untersuchung neue Verfahren der diachronen Analyse großer Korpora exploriert. Ein multiperspektivisches Korpusdesign ermöglicht einerseits einen detaillierteren Einblick in die einzelnen Phasen der Entwicklungsgeschichte der modernen Palliativmedizin, andererseits eine konzise Beschreibung von Schlüsselbegriffen, -werten und -haltungen der Palliativversorgung.