In order to exploit the full lightweight potential of fibre-reinforced plastics (FRP), a detailed knowledge of their progressive failure behaviour under load is required. In this context, acoustic emission analysis offers a method to characterize the underlying mechanisms in more detail. By detecting and analszing acoustic waves emitted during crack initiation and growth, the location and type of damage can be described over the course of the test. A major challenge thereby is the differentiation between FRP specific damaging events, such as fibre and matrix fractures, on the basis of their acoustic emissions. The present work deals with the influence of two parameters which can have a significant impact on the acoustic characteristics of damaging events. These include the depth in which the damaging event occurs (source depth) and the lateral distance the acoustic wave has to travel from the source to the sensor (source-to-sensor distance). In order to gain an understanding of the effects of both parameters, the work highlights the properties of guided waves in fibre- reinforced plastics as crucial. By analysing artificial acoustic emission sources as well as acoustic emissions from real damaging events, the work demonstrates that changes in source depth and source-to-sensor distance can be accompanied by strong changes in the modal and frequency content of the acoustic emissions. These changes can even lead to a fibre break being mistakenly classified as a matrix break and vice versa. Consequently, for more reliable results in source identification, the influence of source depth and source-to-sensor distance must be considered. In this context, the use of modal acoustic emission analysis can be of great benefit in understanding the underlying phenomena and developing more robust evaluation methods.

Der Beruf schulischer Lehrkräfte ist starken Spannungsverhältnissen und Antinomien ausgesetzt, die es gerade in der unterrichtlichen Gestaltung zu bewerkstelligen gilt. Durch aktuelle bildungspolitische Forderungen, die eine Medienkompetenzförderung und die Einbindung digitaler Medien in den Unterricht fordern, wachsen auch die Erwartungen an den Lehrer*innenberuf sowie seine Aufgaben. Da es gilt, Schülerinnen und Schüler auf eine selbst- und eigenverantwortliche Teilhabe in der Gesellschaft vorzubereiten, braucht es daher geeignete Lehr- und Lernkonzepte, um digital gestützte Veränderungs- und Arbeitsprozesse zu berücksichtigen. Das fordert zuweilen ein Umdenken bewährter Unterrichtskonzepte und Rollenwahrnehmungen von Lehrkräften. In der Arbeit steht daher die Rollenwahrnehmung schulischer Lehrkräfte unter der Perspektive eines digitalen Medieneinsatzes im Fokus. Dazu wurde in einem zweistufigen qualitativen Analyseverfahren Rollenwahrnehmungen von Lehrerinnen und Lehrern erhoben und diese vor dem Hintergrund der sozialen Rollentheorie von Parsons diskutiert.

Glasfaserverstärktes Sheet Molding Compound (G-SMC) wird seit mehreren Jahrzehnten vorrangig in der Automobilindustrie zur Herstellung von Außenhaut- und Verkleidungsbauteilen verwendet. Es handelt sich dabei hauptsächlich um ebene und großflächige Bauteile mit niedrigen oder semistrukturellen Anforderungen. Aufgrund der hohen Designfreiheit von Bauteilen dieser Werkstoff-klasse wird seit einigen Jahren versucht diese durch die Steigerung der mechanischen Kennwerte als strukturelle Komponenten zu befähigen und in Fahrzeugstrukturen zu integrieren. Die beiden wichtigsten Stellgrößenen sind hierbei die Verwendung von Kohlenstofffasern (C-Fasern) zusammen mit einem hohen Faservolumengehalt (über 40 Vol-%). Mit dem Einsatz teurer C-Fasern und dem Wunsch nach effzientem Materialeinsatz steigt der Bedarf nach Simulationswerkzeugen, um die Formfüllung bzw. Bauteilherstellung zu beschreiben. Für G-SMC wurden bisher DProzesssimulationen entwickelt und validiert. Trotz allem ist der Einsatz in der industriellen Praxis bisher kaum verbreitet. Insbesondere lassen sie sich auf den Einsatz von Kohlenstofffaserverstärkten Sheet Molding Compounds (C-SMC) nicht anwenden, da hierbei komplexe, teilweise verripte 3D-Bauteile vorliegen. Um die Material- und Produktkosten bei C-SMC zu senken, werden mittlerweile auch rezyklierte Halbzeuge angeboten und industriell eingesetzt. Diese Halbzeuge weisen in ihrem Umform- und Fließverhalten deutliche Unterschiede zu Neufasermaterialien auf. Hier setzt die vorliegende Arbeit an. Sie leistet einen Beitrag zur Charakterisierung und phänomenologischen Beschreibung von C-SMC mit neuen und rezyklierten C-Fasern. Dabei stehen Methoden zur Erzeugung von Eingangs- und Validierungsdaten für die 3D-Prozesssimulation im Vordergrund. Zur Bestimmung der Faserorientierungen als wichtigste Kenngröße wird das Wirbelstromverfahren in Transmission verwendet. Dabei wird erstmalig eine Methode zur Messung von komplexeren 3D-Bauteilen gezeigt und eine Übertragung auf Finite-Elemente-Netze (FE-Netze) entwickelt. Auf Basis der Materialcharakterisierung wird eine durchgängige, virtuelle 3D-Prozesskette (VPK) für den Pressvorgang bereitgestellt. Für die 3D-Simulation des Pressvorgangs wird der gekoppelte Euler-Lagrange-Ansatz (CEL) verwendet. Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal gegenüber der bisherigen Modellierung von G-SMC ist der festkörpermechanische Betrachtungsansatz des C-SMC beim Pressen. Insbesondere für rezykliertes C-SMC mit einer Wirrfaserstruktur und starken Kompaktierung kommen die bisher verwendeten uidmechanischen Anäatze an die Grenzen ihrer Gültigkeit. Für die Simulation der Bauteilabkühlung nach dem Pressvorgang wird eine linearelastische, orthotrope 3D-Verzugssimulation entwickelt. Für die Verknüpfung der Presssimulation mit der anschließenden Verzugssimulation wird eine modulare Schnittstellenlösung bereitgestellt. Ein Fokus der Entwicklung ist die industrielle Einsetzbarkeit der VPK, weshalb Werkzeuge und Methoden bereitgestellt werden, um komplexere Modelle zu erstellen und diese zu verknüpfen. Die Anwendbarkeit und Prognosegüte der entwickelten VPK wird abschließend an einem Vorserienbauteil einer PKW-Stütze C-Säule ausführlich untersucht.

This work deals with the simulation of the micro-cutting process of titanium. For this purpose, a suitable crystal-plastic material model is developed and efficient implemen- tations are investigated to simulate the micro-cutting process. Several challenges arise for the material model. On the one hand, the low symmetry hexagonal close-packed crystal structure of titanium has to be considered. On the other hand, large defor- mations and strains occur during the machining process. Another important part is the algorithm for the determination of the active slip systems, which has a significant influence on the stability of the simulation. In order to obtain a robust implemen- tation, different aspects, such as the algorithm for the determination of the active slip systems, the method for mesh separation between chip and workpiece as well as the hardening process are investigated, and different approaches are compared. The developed crystal-plastic material model and the selected implementations are first validated and investigated using illustrative examples. The presented simulations of the micro-cutting process show the influence of different machining parameters on the process. Finally, the influence of a real microstructure on the plastic deformation and the cutting force during the process is shown.

Simulating the flow of water in district heating networks requires numerical methods which are independent of the CFL condition. We develop a high order scheme for networks of advection equations allowing large time steps. With the MOOD technique unphysical oscillations of non smooth solutions are avoided. In numerical tests the applicability to real networks is shown.

This thesis consists of two parts, i.e. the theoretical background of (R)ABSDE including basic theorems, theoretical proofs and properties (Chapter 2-4), as well as numerical algorithms and simulations for (R)ABSDES (Chapter 5). For the theoretical part, we study ABSDEs (Chapter 2), RABSDEs with one obstacle (Chapter 3)and RABSDEs with two obstacles (Chapter 4) in the defaultable setting respectively, including the existence and uniqueness theorems, applications, the comparison theorem for ABSDEs, their relations with PDEs and stochastic differential delay equations (SDDE). The numerical algorithm part (Chapter 5) introduces two main algorithms, a discrete penalization scheme and a discrete reflected scheme based on a random walk approximation of the Brownian motion as well as a discrete approximation of the default martingale; we give the convergence results of the algorithms, provide a numerical example and an application in American game options in order to illustrate the performance of the algorithms.

Drahtlose Kommunikationssysteme dringen in immer mehr Anwendungsbereiche vor. Für einige Anwendungsszenarien, wie etwa die Prozessautomatisierung in Fabriken und Industrieanlagen, ist die Zuverlässigkeit vieler drahtloser Kommunikationssysteme wie IEEE 802.11 (WLAN) oder Bluetooth aber noch unzureichend. Daher wurden für diese Anwendungsbereiche spezielle Kommunikationssysteme wie WirelessHART oder ISA 100.11a entwickelt. Diese basieren meist auf Time Division Multiple Access (TDMA) und erreichen durch exklusive Reservierungen deterministische Zuverlässigkeit, falls kein anderes Kommunikationssystem die genutzten Kanäle stört. Diese Arbeit behandelt geeignete Protokolle und Algorithmen, um die Zuverlässigkeit drahtloser Kommunikationssysteme zu verbessern. Im ersten Teil der Arbeit werden Verfahren für TDMA-basierte Kommunikationssysteme betrachtet. Basierend auf IEEE 802.15.4 werden mehrere Funktionalitäten für ProNet 4.0, einem an der Arbeitsgruppe Vernetzte Systeme der TU Kaiserslautern entwickelten Kommunikations-Stack für Industrie 4.0, entworfen und auf Imote 2 Sensorknoten implementiert. Zuverlässige Kommunikation bedarf Kenntnis von sowohl der Kommunikationstopologie, über die Knoten miteinander kommunizieren können, als auch der Interferenztopologie, die angibt, wie Knoten sich gegenseitig stören können. Dazu stellt die Arbeit mit dem Automatic Topology Discovery Protocol (ATDP) ein Verfahren zur automatischen Topologieerkennung vor. Anschließend wird QoS Multicast Routing betrachtet und mit dem QoS Multicast Routing Protocol (QMRP) ein Verfahren für partiell mobile Netzwerke entwickelt. Weiterhin wird mit ProMid eine Kommunikations-Middleware beschrieben, die ein hohes Abstraktionslevel aufweist und die darunter liegenden Schichten steuert. Die dienstorientierte Architektur nutzt eine verteilte Service Registry, wobei die Auswahl der Registry-Knoten anhand eines dafür entwickelten Clustering-Algorithmus erfolgt. Das Heterogeneous Network Clustering (HNC) genannte Verfahren berücksichtigt ein heterogenes Netzwerkmodell mit Knoten, die Clusterhead bzw. Gateway werden müssen, können bzw. nicht dürfen. Der zweite Teil der Arbeit behandelt Protokolle und Algorithmen für zuverlässige wettbewerbsbasierte Kommunikationssysteme. Die in diesem Kapitel vorgestellten Verfahren sind in einem auf WLAN basierenden Kommunikations-Stack implementiert und evaluiert worden. Zunächst wird ein Verfahren für die Topologieerkennung in WLAN-Netzwerken vorgestellt. Anschließend wird ein auf dem Token Bucket-Mechanismus basierendes Verfahren zur Verkehrskontrolle entwickelt. Daraus wird mit der Unusable Wasted Bandwidth Ratio eine Metrik abgeleitet, die es erlaubt, die Auslastung des Mediums abzuschätzen. Aufbauend auf dem Verfahren zur Verkehrskontrolle wird eine kooperative faire Bandbreitenskalierung für WLAN vorgestellt. Das Verfahren verteilt die Bandbreite fair unter den internen Knoten unter Berücksichtigung der Quality of Service (QoS) Anforderungen. Dabei reagiert es dynamisch auf Änderungen des externen Verkehrs und verhindert so Überlastsituationen. Letztlich wird ein Clustering-Protokoll vorgestellt, welches durch das Anwendungsszenario der Überwachung von Güterzügen motiviert ist und Linientopologien bildet sowie dynamisch repariert. Das auf Bluetooth LE aufbauende Verfahren dient dazu, Energie einzusparen, und wurde in einer Kooperation mit der Bosch Engineering GmbH entwickelt.

Das Ultraschallschweißen ist eine innovative und vielversprechende Fügetechnologie für hybride Werkstoffsysteme. Im Rahmen dieser Arbeit wird erstmalig das kontinuierliche Metall- Ultraschallschweißen zur Verbindung von Leichtmetalllegierungen mit faserverstärkten Kunststoffen für den Einsatz im Hydrauliksystem eines Flugzeuges betrachtet. Dafür wurden Ultraschallschweißanlagen und Prozessparameter für translatorisches Schweißen ebener und für das neuartige orbitale Schweißen rohrförmiger Fügepartner entwickelt. Das Ultraschallschweißen von Titan erfordert besonders robuste Sonotroden. Die Härte, die Festigkeit und die vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit bedeuten eine hohe mechanische und thermische Beanspruchung der Sonotrode während des Schweißprozesses. Gleichzeitig muss die Sonotrode mit hoher Amplitude von bis zu 50 μm schwingen, um eine feste Verbindung erzeugen zu können. Der Werkstoff, die Geometrie und die Sonotrodenkoppelfläche müssen speziell für das Ultraschallschweißen von Titan ausgelegt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Schweißanlagen, Prozessparameter und Sonotroden erfolgreich für den orbitalen Ultraschallschweißprozess entwickelt, sodass eine Ti6Al4V-Fitting/CF-PEEK-Rohr-Verbindung hergestellt werden konnte, die einem Innendruck von 960 bar standhielt, der einer Axialkraft von 81,7 kN und einer relativen Zugscherkraft in Bezug zur Schweißnahtlänge von 390 N/mm entspricht.

Mit dem Vorhandensein elektrischer Energie und moderner Sensorik an elektrisch unterstützten Fahrrädern eröffnen sich neue Möglichkeiten der Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen am Pedelec zur Erhöhung der Sicherheit und des Fahrkomforts. Die Leistungsfähigkeit solcher Systeme kann durch die Nutzung von Inertialsensorik weiter gesteigert werden. Jedoch müssen solche Sensoren, vor allem bei sicherheitsrelevanten Assistenzsystemen, zuverlässige, robuste und plausible Sensordaten liefern. Hieraus ergibt sich das Thema dieser Arbeit: die Evaluation von Inertialsensorik für Fahrerassistenzsysteme am Pedelec anhand systematischer Untersuchung der Fahrdynamik. Durch simulative und experimentelle Untersuchungen der MEMS-Sensorik und der Fahrdynamik, basierend auf Testkatalogen, werden die Anforderungen an Inertialsensorik abgeleitet und die Störbarkeit der Drehrate analysiert. Dabei führt die Betrachtung verschiedener Sensortypen, Fahrszenarien und Anbaupositionen zu der Erkenntnis, dass bspw. die Anbauposition am Sattelrohr und in der Antriebseinheit besonders geeignet sind. Vor allem der betrachtete Automotive-MEMS-Sensor liefert auch bei potentiell kritischen Vibrationen bei einer Fahrt über Kopfsteinpflaster oder über Treppenstufen sowie bei Bremsenquietschen zuverlässig plausible Sensordaten. Zusätzlich zeigt eine Betrachtung der Auswirkungen von Sensorfehlern auf eine Datenfusion, d.h. der Berechnung der Raumwinkel, dass vor allem die Minimierung des Offset-Fehlers, bspw. durch eine Langzeitkorrektur, sinnvoll erscheint und resultierende Winkelfehler minimieren kann. Die Untersuchung der Fahrdynamik betrachtet insbesondere das Fahrszenario (kritische) Kurvenfahrt. Anhand der Fahrdaten zahlreicher Pedelec-Nutzer werden eine Methode zur Erkennung von Kurvenfahrten sowie theoretische Ansätze zur Vermeidung einer kritischen Kurvenfahrt durch einen aktiven Lenkeingriff realisiert.

This paper presents a method for classifying traffic participants based on high-resolution automotive radar sensors for autonomous driving applications. The major classes of traffic participants addressed in this work are pedestrians, bicyclists and passenger cars. The preprocessed radar detections are first segmented into distinct clusters using density-based spatial clustering of applications with noise (DBSCAN) algorithm. Each cluster of detections would typically have different properties based on the respective characteristics of the object that they originated from. Therefore, sixteen distinct features based on radar detections, that are suitable for separating pedestrians, bicyclists and passenger car categories are selected and extracted for each of the cluster. A support vector machine (SVM) classifier is constructed, trained and parametrised for distinguishing the road users based on the extracted features. Experiments are conducted to analyse the classification performance of the proposed method on real data.

In ihrem 50. Jubiläumsjahr lud die Technische Universität Kaiserslautern am 26. und 27. November 2020 zu einem Höhepunkt ein: dem Kongress #Sport #Gesundheit #Digital. Für zwei Tage wurden im Rahmen eines Online-Forums gemeinsam die Themenfelder Sport, Gesundheit und Digitalisierung diskutiert. Wir freuen uns sehr, dass die Techniker Krankenkasse die TUK als Ausrichter der Veranstaltung besonders unterstützt hat. #SGD – Der Kongress setzte an der Schnittstelle von Sport, Gesundheit und Digitalisierung an und beleuchtete Chancen und Möglichkeiten, die durch das Zusammenspiel dieser Disziplinen entstehen können. Gleichzeitig wurden Risiken und Herausforderungen der digitalen Entwicklungen in Sport und Gesundheit betrachtet und perspektivisch mit Blick in die Zukunft analysiert. Hochkarätige Beiträge aus Wissenschaft und Praxis aus allen für das Themenspektrum relevanten Fachrichtungen sorgten für ein hohes Maß an Abwechslung und Transfer. Der Kongress richtete sich dabei nicht nur an Personen aus Wissenschaft und Praxis der Bereiche Gesundheitswesen und -management, Medizin und Psychologie. Ebenso angesprochen wurden Übungsleitende und Angehörige aus Hochschulsport und Sportwissenschaft, Studierende und Mitarbeitende aller bezogenen Fachrichtungen sowie alle allgemein interessierten Personen. Der vorliegende Kongressband stellt die Sammlung der Kongressinhalte dar. Neben den schriftlichen Beiträgen lassen sich hier auch Impressionen der Kongresstage und die Vorträge als interaktiv eingebundene Videos finden.

„Die Grenzen meiner Sprache bedeuten die Grenzen meiner Welt.“, schrieb der österreichisch-englische Philosoph Ludwig Wittgenstein (1922). Das Beherrschen der Schriftsprache wurde in der neuhumanistischen Bildungstheorie nach Wilhelm von Humboldt (Humboldt & Menze, 1997) in den Mittelpunkt der Bildungsprozesse gestellt. Bildung kann daher nur dann gelingen, wenn die Schriftsprache beherrscht wird. Dabei wird Bildung als eine Art lebenslanges Lernen verstanden, in dem es darum geht, die Funktionsweisen der Gesellschaft und der Welt in der wir leben, zu verstehen und dahingegen zu handeln (Otto, 2007). Mit dem erfolgreichen Schriftspracherwerb und dem sicheren Umgang mit der Schriftsprache ist eine Art Teilhabe am „kulturellen Gedächtnis“ so Assmann (2007) sowie an gegenwärtigen Prozessen. Nicht für alle Kinder verläuft der Erwerb der Schriftsprache ohne Schwierigkeiten. In der ersten PISA-Studie aus dem Jahr 2000 lag der Prozentsatz leseschwacher Kinder in Deutschland bei ca. 24 Prozent (OECD, 2001). Dieser verringerte sich zwar in der PISA-Studie im Jahr 2015 auf rund 16 Prozent (PISA 2015 Results (Volume V), 2017). Die Ergebnisse der aktuellen PISA-Studie sind jedoch ernüchternd. In Bezug auf die Lesekompetenz ist der Anteil der leseschwachen Kinder auf 21 Prozent gestiegen, an Gymnasien sogar auf 29 Prozent (OECD, 2019). Auch Fischbach und Kollegen (Fischbach et al., 2013) fanden bei ihrer Studie im deutschsprachigen Raum heraus, dass 18 Prozent aller Grundschüler1 erhebliche Schwierigkeiten im Lesen und Schreiben aufweisen. Stellen sich erste Schwierigkeiten beim Erlernen des Lesens und Schreibens ein, muss eine zeitige Förderung der betroffenen Kinder an erster Stelle stehen. An diesem Punkt setzt das computerbasierte Trainingsprogramm Lautarium (Klatte, Steinbrink, Bergström, & Lachmann, 2017) an, indem es Lehrern, Eltern, Therapeuten und den betroffenen Kindern ein Werkzeug an die Hand gibt, welches sich bereits in mehreren Studien als wirksam erwiesen hat (einen Überblick bietet Klatte et al., 2017). Entwickelt wurde dieses Programm im Zuge eines Drittmittelprojekts mit dem Schwerpunkt „Entwicklungsstörungen schulischer Fertigkeiten“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Die hier durchgeführte Studie befasst sich mit den Effekten des Trainings mit dem computerbasierten Förderprogramms Lautarium auf die phonologischen und schriftsprachlichen Leistungen von Zweitklässlern mit Lese-Rechtschreibschwierigkeiten. Lautarium basiert auf aktuellen Forschungserkenntnissen zur Bedeutung der phonologischen Verarbeitung für den Schriftspracherwerb und umfasst aufeinander aufbauende Übungen zur Phonemwahrnehmung, phonologischen Bewusstheit und Graphem-Phonem-Zuordnung, zum Lesen und Schreiben lautgetreuer Wörter und zur schnellen Worterkennung. Zwar hat sich das Trainingsprogramm bereits in mehreren Studien als wirksam erwiesen, in der jetzigen Studie wird die Wirksamkeit jedoch erstmals im Rahmen eines randomisierten kontrollierten Designs (randomized controlled trial, RCT, „Goldstandard“ der klinischen Forschung) geprüft (Borah, Moriarty, Crown, & Doshi, 2014; Kaptchuk, 2001). Es wurde zunächst ein klassisches Prätest-Posttest-Follow-up–Design realisiert, um kurz- und langfristige Effekte des Lautarium-Trainings zu erfassen (Studienteil 1: Vortest bis Nachtest 2). Eine Gruppe von Kindern (n= 24) bearbeitete das Lautarium-Training, die andere Gruppe (n= 31) ein computerbasiertes Denktraining (Lenhard, Lenhard & Klauer, 2011). Das Training erfolgte täglich etwa 20 Minuten über mehrere Wochen im Rahmen des differenzierenden Unterrichts. Im Anschluss an den Follow-upTest arbeiteten die Gruppen mit dem jeweils anderen Programm, danach folgte ein weiterer, abschließender Nachtest 3 (Studienteil 2: bis Nachtest 3, n= 44). Studienteil 1 bestätigte signifikante und teilweise anhaltende Effekte des LautariumTrainings auf Untertests zur phonologischen Bewusstheit, zum Lesen und zur Rechtschreibung. Die in früheren Studien gezeigten Effekte ließen sich somit auch im Rahmen eines RCT-Designs replizieren. In Studienteil 2 zeigten sich signifikante Effekte auf die phonologische Bewusstheit. Abschließend werden Potentiale und Grenzen des Einsatzes von Lautarium im differenzierenden Unterricht diskutiert.

There is little scientific evidence regarding the cumulative effect of purposeful heading. The head-neck-torso alignment is considered to be of great importance when it comes to minimizing potential risks when heading. Therefore, this study determined the relationship between head-neck-torso alignment (cervical spine, head, thoracic spine) and the acceleration of the head, the relationship between head acceleration and maximum ball speed after head impact and differences between head accelerations throughout different heading approaches (standing, jumping, running). A total of 60 male soccer players (18.9 ± 4.0 years, 177.6 ± 14.9 cm, 73.1 ± 8.6 kg) participated in the study. Head accelerations were measured by a telemetric Noraxon DTS 3D Sensor, whereas angles for the head-neck-torso alignment and ball speed were analyzed with a Qualisys Track Manager program. No relationship at all was found for the standing, jumping and running approaches. Concerning the relationship between head acceleration and maximum ball speed after head impact only for the standing header a significant result was calculated (p = 0.024, R2 = .085). A significant difference in head acceleration (p < .001) was identified between standing, jumping and running headers. To sum up, the relationship between head acceleration and head-neck-torso alignment is more complex than initially assumed and could not be proven in this study. Furthermore first data were generated to check whether the acceleration of the head is a predictor for the resulting maximum ball speed after head impact, but further investigations have to follow. Lastly, we confirmed the results that the head acceleration differs with the approach.

Klimawandel und der Wunsch nach nachhaltigen Konzepten: Im Rahmen dieser Ausarbeitung wurde ein nachhaltigkeitsorientiertes Nahverkehrskonzept für eine derzeit (2021) nicht mehr im Schienenpersonennahverkehr bedienten Strecke in Rheinland-Pfalz erarbeitet. Hierbei wurden die Effekte auf die Nachhaltigkeit untersucht und die Besonderheiten des vom demografischen Wandel betroffenen Gebietes einbezogen. Die für den Nahverkehr stillgelegte Schienenstrecke verläuft zwischen Staudernheim und Lauterecken-Grumbach in den Landkreisen Bad Kreuznach und Kusel und ist rund 21 Kilometer lang.

In diesem Text werden einige wichtige Grundlagen zusammengefasst, mit denen ein schneller Einstieg in das Arbeiten mit Arduino und Raspberry Pi möglich ist. Wir diskutieren nicht die Grundfunktionen der Geräte, weil es dafür zahlreiche Hilfestellungen im Internet gibt. Stattdessen konzentrieren wir uns vor allem auf die Steuerung von Sensoren und Aktoren und diskutieren einige Projektideen, die den MINT-interdisziplinären Projektunterricht bereichern können.

In recent years, business intelligence applications become more real-time and traditional data warehouse tables become fresher as they are continuously refreshed by streaming ETL jobs within seconds. Besides, a new type of federated system emerged that unifies domain-specific computation engines to address a wide range of complex analytical applications, which needs streaming ETL to migrate data across computation systems. From daily-sales reports to up-to-the-second cross-/up-sell campaign activities, we observed various latency and freshness requirements set in these analytical applications. Hence, streaming ETL jobs with regular batches are not flexible enough to fit in such a mixed workload. Jobs with small batches can cause resource overprovision for queries with low freshness needs while jobs with large batches would starve queries with high freshness needs. Therefore, we argue that ETL jobs should be self-adaptive to varying SLA demands by setting appropriate batches as needed. The major contributions are summarized as follows. • We defined a consistency model for “On-Demand ETL” which addresses correct batches for queries to see consistent states. Furthermore, we proposed an “Incremental ETL Pipeline” which reduces the performance impact of on-demand ETL processing. • A distributed, incremental ETL pipeline (called HBelt) was introduced in distributed warehouse systems. HBelt aims at providing consistent, distributed snapshot maintenance for concurrent table scans across different analytics jobs. • We addressed the elasticity property for incremental ETL pipeline to guarantee that ETL jobs with batches of varying sizes can be finished within strict deadlines. Hence, we proposed Elastic Queue Middleware and HBaqueue which replace memory-based data exchange queues with a scalable distributed store - HBase. • We also implemented lazy maintenance logic in the extraction and the loading phases to make these two phases workload-aware. Besides, we discuss how our “On-Demand ETL” thinking can be exploited in analytic flows running on heterogeneous execution engines.

Durch die Zielsetzung des Projekts, in einem ganzheitlichen Ansatz Bleibefaktoren für Zuwanderer in ländlichen Räumen zu untersuchen und geeignete Lösungsansätze für deren Integration zu entwickeln, wird eine bisher in dieser Form kaum betrachtete Forschungslücke adressiert. Diese Nische zeichnet sich dadurch aus, dass im Vorhaben miteinander verbundene, jedoch bisher meist disziplinär bearbeitete Fragestellungen der Integrationsforschung, der Stadtplanung und der zukunftsfähigen Kommunalentwicklung bzw. kommunalen Nachhaltigkeit unter besonderer Berücksichtigung von demografischen Herausforderungen vereint werden. Diese inhaltliche Verschränkung spiegelt sich zudem auch in der interdisziplinären Vorgehensweise im Projekt wider. So werden die Fragestellungen des Vorhabens aus der Perspektive von und mit methodischen Zugängen aus den Sozial-, Wirtschafts- und Planungswissenschaften bearbeitet. Der von Beginn an starke und unmittelbare Einbezug der Kommunalpartner und weiterer praxisnaher Akteure stellt sicher, dass von Anfang an unterschiedliche wissenschaftliche und nicht-wissenschaftliche Perspektiven sowie Praxiswissen in den Forschungsprozess integriert werden, um ein gemeinsames Problemverständnis und eine hohe Relevanz der Ergebnisse für die kommunale Praxis sicherzustellen. Zuwanderung an sich ist kein neues Phänomen in der Geschichte der Bundesrepublik, was sich in einer Vielfalt von Studien und Publikationen zu den Einflussfaktoren auf die Integration von verschiedenen Migrantengruppen (z.B. von „Gastarbeitern“ und ihren Familien, Aussiedlern und Spätaussiedlern aus Osteuropa, humanitären Migranten bzw. Flüchtlingen, Migranten in erster und zweiter Generation) widerspiegelt. Darüber hinaus existieren Studien zu einzelnen Aspekten der Integration wie der Teilhabe am Arbeitsmarkt, dem Schulsystem, der Integration in den Wohnungsmarkt oder auch standortbezogene Fallstudien. Diese Untersuchungen betrachten jedoch die allgemeine Integration von Zuwanderern, ohne auf die Besonderheiten von kleinstädtisch und ländlich geprägten Kommunen einzugehen. Diese Thematik wird in einer Studie der Schader Stiftung aufgegriffen, in der neben den Herausforderungen und Rahmenbedingungen in den Kommunen einige Aspekte bzw. Handlungsoptionen der Integration aufgezeigt werden. Die besonderen Herausforderungen des demografischen Wandels für Kommunen sind ebenfalls Gegenstand zahlreicher Publikationen. Kleinstädtische und ländlich geprägte Kommunen sind besonders stark von diesem Megatrend betroffen, so dass in vielen Fällen auch deren Zukunftsfähigkeit bedroht sein kann. Durch die Integration von Zuwanderern im ländlichen Raum können sich für die Kommunen Potenziale ergeben, die negativen Auswirkungen des Trends zum Teil aufzufangen. Aus einer stadtplanerischen Perspektive sind in Kommunen mit demografischen Herausforderungen im Sinne einer (stark) schrumpfenden Bevölkerung signifikante Anlässe zur baulichen Wiedernutzung von Brachflächen, zum Schließen von Baulücken oder zur Nachverdichtung im Bestand gegeben: Potentielle volkswirtschaftlichen Folgen sind zu erwarten, wenn sozialräumlich homogene Wohnungsbestände durch den Attraktivitäts- und Imageverlust von benachbarten Teilräumen mit hohen Wohnungsleerständen betroffen sind. Zudem gilt es, den betriebswirtschaftlichen (Kostenfaktoren) und städtebaulichen Auswirkungen entgegenzusteuern, um den potentiellen baulichen Verfall sowie stadtstrukturelle, funktionale und soziale Missstände zu verhindern. Eine effiziente Nutzung innerörtlicher Flächenressourcen, sowohl durch die Wiedernutzung von Brachflächen als auch durch die Reaktivierung von Wohnungsleerständen, ermöglicht es den Kommunen, die Neuinanspruchnahme von Siedlungs- und Verkehrsflächen zu reduzieren. Hierdurch kann den im Rahmen der Nationalen Nachhaltigkeitsstrategie formulierten Zielvorgaben der Reduzierung zusätzlicher Flächeninanspruchnahme Rechnung getragen werden. Ein sparsamer Umgang mit Grund und Boden und die Begrenzung der Bodenversiegelung ist als städtebauliche Aufgabe durch die Bodenschutzklausel gemäß §1a Abs. 2 BauGB bestimmt. In Anpassung an die örtlichen und städtebaulichen Gegebenheiten sind anstelle der Neuausweisung von Bauflächen Möglichkeiten der innerörtlichen Entwicklung zu nutzen. Bei der Inanspruchnahme unbebauter Flächen ist darüber hinaus eine flächensparende Bauweise zu bevorzugen. Durch entsprechende Darstellungen und Festsetzungen in den Bauleitplänen kann dies erreicht werden, indem beispielsweise auf Darstellungen von (Neu-) Bauflächen in Flächennutzungsplänen verzichtet oder indem Höchstmaße der baulichen Nutzung für Wohnbaugrundstücke in Bebauungsplänen festgesetzt werden (§ 9 Abs. 1 Nr. 3 BauGB). Anstelle der Neuausweisung von Wohngebieten in siedlungsstrukturellen Randlagen stellt die Innenentwicklung für den Erhalt lebendiger Zentren und zur Begrenzung der Flächenneuinanspruchnahme einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen städtebaulichen Entwicklung im Sinne des §1 Abs. 5 BauGB dar. Als Voraussetzungen für die erfolgreiche Wiedernutzung innerörtlicher Flächen und baulicher Potentiale sind Kenntnisse der vorhandenen Innenentwicklungspotenziale und ihre Verfügbarkeit erforderlich. In einem geografischen Informationssystem (GIS) lassen sich nach dem gegenwärtigen Stand von Wissenschaft und Technik Brachflächen, Baulücken und Leerstände zentral erfassen. Zur Erhebung und Verwaltung von Wohnungsleerständen in einem kommunalen Leerstandskataster lassen sich im Wesentlichen folgende Methoden und Datenquellen nutzen: Die Analyse von Ver- und Entsorgerdaten (Strom/Wasser) stellen neben der Erhebung durch Ortsbegehungen (Inaugenscheinnahme von außen durch geschultes Personal), den Befragungen von Eigentümern, den statistischen Schätzverfahren (Wohnungsfortschreibung und Melderegister) bzw. den Befragungen kommunaler Funktionsträger (Ortsvorsteher, Bürgermeister) methodische Zugänge dar. Zur Verifizierung der Daten erfolgt eine Kombination der genannten Methoden. Dabei werden die ermittelten Leerstände mittels der Stromzählermethode durch zusätzliche Befragung von Wohnungsunternehmen/Eigentümern oder Ortsvorstehern ergänzt und plausibilisiert, quantitative Daten (zählerbasierte Methoden) werden durch qualitative Erhebungen (Befragungen) ergänzt. Da der Zugang zu diesen kommunalen Datenbeständen erschwert war, bediente sich die Forschungsgruppe der SeniorForschungsprofessur Stadtplanung an zugänglichen öffentlichen Daten (Zensus-Erhebungen zu den Wohnungsleerständen aus dem Jahr 2011) sowie kommerziell erwerbbaren Daten aus der Marktforschung (microm Geo-Milieus®), da diese empirisch abgesichert sind und im Kontext der Kommunalentwicklung vielfältig eingesetzt werden (z.B. Beteiligungsverfahren, Wohnbaulandentwicklung).

Generationenkonflikte in Teams der Erwachsenenbildung, Führungsstile, mögliche Lösungsansätze zur Führung von Multi-Generationen-Teams

Scaling up conventional processor architectures cannot translate the ever-increasing number of transistors into comparable application performance. Although the trend is to shift from single-core to multi-core architectures, utilizing these multiple cores is not a trivial task for many applications due to thread synchronization and weak memory consistency issues. This is especially true for applications in real-time embedded systems since timing analysis becomes more complicated due to contention on shared resources. One inherent reason for the limited use of instruction-level parallelism (ILP) by conventional processors is the use of registers. Therefore, some recent processors bypass register usage by directly communicating values from producer processing units to consumer processing units. In widely used superscalar processors, this direct instruction communication is organized by hardware at runtime, adversely affecting its scalability. The exposed datapath architectures provide a scalable alternative by allowing compilers to move values directly from output ports to the input ports of processing units. Though exposed datapath architectures have already been studied in great detail, they still use registers for executing programs, thus limiting the amount of ILP they can exploit. This limitation stems from a drawback in their execution paradigm, code generator, or both. This thesis considers a novel exposed datapath architecture named Synchronous Control Asynchronous Dataflow (SCAD) that follows a hybrid control-flow dataflow execution paradigm. The SCAD architecture employs first-in-first-out (FIFO) buffers at the output and input ports of processing units. It is programmed by move instructions that transport values from the head of output buffers to the tail of input buffers. Thus, direct instruction communication is facilitated by the architecture. The processing unit triggers the execution of an operation when operand values are available at the heads of its input buffers. We propose a code generation technique for SCAD processors inspired by classical queue machines that completely eliminates the use of registers. On this basis, we first generate optimal code by using satisfiability (SAT) solvers after establishing that optimal code generation is hard. Heuristics based on a novel buffer interference analysis are then developed to compile larger programs. The experimental results demonstrate the efficacy of the execution paradigm of SCAD using our queue-oriented code generation technique.

Diversität und die Entwicklung einer Kompetenz mit deren Umgang bilden ein wichtiges Fundament eines respektvollen Zusammenlebens in der heutigen multikulturellen Gesellschaft. Die vorliegende Arbeit soll aufzeigen, warum beides in der Erwachsenenpädagogik eine hohe Relevanz gewinnt und welchen Einfluss Diversitätskompetenz auf den Lehr-Lern-Prozess und damit auf die Erfolgschancen von Aus- und Weiterbildungsteilnehmenden in der betrieblichen Bildung ausüben kann. Es wird dargestellt, warum eine Erwachsenenpädagogik der Anerkennung als Brücke sowohl zwischen Theorie und Praxis als auch zwischen Lehrenden und Lernenden dient und in welcher Weise eine anerkennende Interaktion in vielerlei Hinsicht das Grundgerüst für einen diversitätskompetenten Umgang konstituiert. Diversity and the development of its competence are forming an important foundation of a respectful coexistence in a multicultural society. The present thesis shall show why both are important in a pedagogical context and in which way the outcome of participants in apprenticeship or further education can increase. It shows why an adult education of recognition can build a bridge between theory and practice or teachers and learners. It is also demonstrated how recognition constitutes a basic structure for living together with competence of diversity.

Die Monomere Ethen und Propen gehören zu den wichtigsten Grundbausteinen der chemischen Industrie. Die zahlreichen Einsatzmöglichkeiten dieser kurzkettigen Alkene sorgen dafür, dass der Bedarf stetig steigt. Um diesen decken zu können, werden Olefine durch diverse Syntheserouten großtechnisch hergestellt. Das Steamcracken und katalytische Cracken (FCC) von Naphtha oder Ethan gehören zu den am meisten verbreiteten Verfahren, um leichte Olefine zu synthetisieren. Diese Technologien sind allerdings mit einigen Nachteilen, wie zum Beispiel einem relativ hohen Energieverbrauch und einer geringen Selektivität für bestimmte Olefine verbunden. Endliche Erdölreserven und steigende Erdölpreise führen schlussendlich zur Entwicklung neuartiger Synthesemethoden für leichte Olefine über nachhaltige Rohstoffe speziell für Produktionsanlagen, die nicht völlig rückintegriert zu Raffinerien oder Steamcracker sind. Ethen, Propen und Butene können auch selektiv aus den korrespondierenden Alkanen durch Dehydrierung erhalten werden. Der Vorteil der selektiven Dehydrierung besteht darin, dass kein kompliziertes Produktgemisch vorliegt und die Reaktion somit nicht mit einer aufwendigen Produkttrennung verbunden ist. Die Dehydrierung von Propan zu Propen ist mit einer erheblichen Wertsteigerung am Markt verbunden und wird bereits vielfältig eingesetzt. Ethan kommt als große Nebenkomponente im preiswerten Erdgas vor. Es ist daher interessant, Ethan zu dehydrieren und anschließend in situ zu Propen und Butenen zu dimerisieren. Neben der Dehydrierung von Ethan kann Ethen aber auch aus Ethanol hergestellt werden. Durch die Dehydratisierung von Ethanol kann Ethen aus nachwachsenden Rohstoffen, wie zum Beispiel aus zucker- oder stärkehaltigen Materialien oder auch aus Lignocellulose hergestellt werden. Über Fermentation und anschließende Aufreinigung ist Bioethanol leicht aus Korn, Zuckerrohr und Cellulose zugänglich. Zeolithe werden als azide, feste Katalysatoren in der chemischen Industrie eingesetzt. Diverse Porenarchitekturen und unterschiedliche Dimensionalitäten ermöglichen eine sehr gute Steuerung der Selektivität in Bezug auf ein erwünschtes Produkt. Über das Silizium zu Aluminium-Verhältnis kann die Anzahl der sauren Zentren angepasst und können säurekatalysierte Reaktionen beeinflusst werden. Die einfache Herstellung sowie Abtrennung des Katalysators aus dem Produktgemisch sorgen dafür, dass feste Katalysatoren, insbesondere Zeolithe, einen hohen Stellenwert in der Industrie haben. Deshalb werden sie in dieser Arbeit als Katalysatoren verwendet. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Untersuchung von Verfahren zur Produktion leichter Olefine aus Ethan und Ethanol. Je nachdem welche Reaktionsbedingungen bei der oder bei der Dehydrierung gewählt werden, ist Ethen das Hauptprodukt. Die anschließende Oligomerisierung von Ethen zu Propen, Butenen oder sogar zu BTX-Aromaten ist hingegen eine Herausforderung. Im ersten Teil dieser Arbeit wird Dehydratisierung die Dehydratisierung von Ethanol zu leichten Olefinen untersucht. Hierbei wird die Abhängigkeit des Produktspektrums von Zeolithen mit unterschiedlicher Dimensionalität und Porengröße ermittelt. Anschließend wird die Abhängigkeit der Olefinausbeute von der Partikelgröße untersucht und das Produktspektrum der Dehydrierung von Ethan über den Einsatz ausgewählter Metalle optimiert. Die eingesetzten Zeolithe werden je nach gewünschter Porenarchitektur und Dimensionalität synthetisiert und entsprechend physikochemisch charakterisiert.

Skript zur Vorlesung "Character Theory of finite groups".

Die Verwendung von Sheet-Molding-Compounds (SMCs) unter dauerhaft wirkenden statischen Lasten und erhöhten Temperaturen lässt die Frage nach der Materialkriechneigung aufkommen. Während der Kriecheffekt bisher viel Aufmerksamkeit im thermoplastischen Polymerbereich erhielt, zeigt diese Arbeit auf, dass auch duroplastische, wirrfaserverstärkte Matrixsysteme von dem Phänomen in kritischen Größenordnungen betroffen sein können. Es wurden Kriechuntersuchungen an einem glas- und einem carbonfaserverstärkten SMC durchgeführt. Die Untersuchungen wurden bei einer Temperatur von 120 °C durchgeführt, welche von einer möglichen Anwendung in einem E-Motor herrührt. Die Charakterisierung des Kriechens in der Faserebene zeigte die Schwierigkeit einer zuverlässigen Kriechversagensvorhersage bei der Beanspruchung in der Faserebene auf. Kriechdehnungsverläufe zeigen deutliche Unterschiede bei Beanspruchung auf Zug und Druck bei den vorgestellten Wirrfasermaterialien. Gängige FE- (Finite Elemente) Anwendungen sind, wie Untersuchungen in dieser Arbeit feststellen, über Standardverfahren nicht in der Lage, zuverlässige Kriechvorhersagen von Faserkunststoffverbundbauteilen bei einer Mischbeanspruchung vorherzusagen. Es wurden mögliche Implementierungsansätze für FE-Programme vorgeschlagen, um eine beschriebene Kriechvorhersage zu bewerkstelligen. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die isotrope Kriechmodellierung, welche in gängigen FE-Programmen bereits implementiert ist, bei uniaxialem Spannungszustand im eigentlich anisotropen SMC-Material verwendbar ist. Ein solcher uniaxialer Spannungszustand mit relevantem Anwendungsszenario ist beispielsweise bei Verschraubungen vorhanden. Die Druckbeanspruchung im Faserkunststoffverbundmaterial durch die Schraubenvorspannkraft führt zu einem Kriechen in Dickenrichtung. Die Charakterisierung des Kriechens in Dickenrichtung ermöglichte die zuverlässige Vorhersage, der über die Zeit schwindenden Vorspannkraft von verschraubten SMC-Testplatten. Vorteilhaft ist hier, für die künftige Auslegung von verschraubten SMC-Verbindungselementen, dass die Kriechuntersuchungen für die verwendete Materialkarte in der Simulation vergleichbar geringen Versuchsaufwand benötigen. Die Messung kann in einer Universalprüfmaschine durchgeführt werden. Die Basis für die Kriechmessdaten bildeten zwei Druckversuche an gestackten Coupons über einen Zeitraum von je 84 h.Die Extrapolation dieser Messdaten ermöglicht eine zuverlässige Schraubenkraftvorhersage für Zeiten von (mindestens) 1000 h. Die Kriechmessdaten wurden mit dem Norton-Bailey-Kriechgesetz approximiert. Das Norton-Bailey-Kriechgesetz ist standardmäßig in allen gängigen FE-Programmen verwendbar, was dem Anwender eine einfache Berechnung ermöglicht.

A novel shadowgraphic inline probe to measure crystal size distributions (CSD), based on acquired greyscale images, is evaluated in terms of elevated temperatures and fragile crystals, and compared to well-established, alternative online and offline measurement techniques, i.e., sieving analysis and online microscopy. Additionally, the operation limits, with respect to temperature, supersaturation, suspension, and optical density, are investigated. Two different substance systems, potassium dihydrogen phosphate (prisms) and thiamine hydrochloride (needles), are crystallized for this purpose at 25 L scale. Crystal phases of the well-known KH2PO4/H2O system are measured continuously by the inline probe and in a bypass by the online microscope during cooling crystallizations. Both measurement techniques show similar results with respect to the crystal size distribution, except for higher temperatures, where the bypass variant tends to fail due to blockage. Thiamine hydrochloride, a substance forming long and fragile needles in aqueous solutions, is solidified with an anti-solvent crystallization with ethanol. The novel inline probe could identify a new field of application for image-based crystal size distribution measurements, with respect to difficult particle shapes (needles) and elevated temperatures, which cannot be evaluated with common techniques.

In this paper, the effect of shot peening and cryogenic turning on the surface morphologyof the metastable austenitic stainless steel AISI 347 was investigated. In the shot peeningprocess, the coverage and the Almen intensity, which is related to the kinetic energy of thebeads, were varied. During cryogenic turning, the feed rate and the cutting edge radiuswere varied. The manufactured workpieces were characterized by X-ray diffractionregarding the phase fractions, the residual stresses and the full width at half maximum.The microhardness in the hardened surface layer was measured to compare the hardeningeffect of the processes. Furthermore, the surface topography was also characterized. Thenovelty of the research is the direct comparison of the two methods with identical work-pieces (same batch) and identical analytics. It was found that shot peening generally leadsto a more pronounced surface layer hardening, while cryogenic turning allows the hard-ening to be realized in a shorter process chain and also leads to a better surface topog-raphy. For both hardening processes it was demonstrated how the surface morphology canbe modified by adjusting the process parameter.