Prediction of PA12 melt viscosity in Laser Sintering by a Time and Temperature dependent rheological model

Ein auf Basis von Prozessdaten kalibriertes Viskositätsmodell wird vorgeschlagen und zur Vorhersage der Viskosität einer Polyamid 12 (PA12) Kunststoffschmelze als Funktion von Zeit, Temperatur und Schergeschwindigkeit angewandt. Im ersten Schritt wurde das Viskositätsmodell aus experimentellen Daten abgeleitet. Es beruht hauptsächlich auf dem drei-parametrigen Ansatz von Carreau, wobei zwei zusätzliche Verschiebungsfaktoren eingesetzt werden. Die Temperaturabhängigkeit der Viskosität wird mithilfe des Verschiebungsfaktors aT von Arrhenius berücksichtigt. Ein weiterer Verschiebungsfaktor aSC (Structural Change) wird eingeführt, der die Strukturänderung von PA12 als Folge der Prozessbedingungen beim Lasersintern beschreibt. Beobachtet wurde die Strukturänderung in Form einer signifikanten Viskositätserhöhung. Es wurde geschlussfolgert, dass diese Viskositätserhöhung auf einen Molmassenaufbau zurückzuführen ist und als Nachkondensation verstanden werden kann. Abhängig von den Zeit- und Temperaturbedingungen wurde festgestellt, dass die Viskosität als Folge des Molmassenaufbaus exponentiell gegen eine irreversible Grenze strebt. Die Geschwindigkeit dieser Nachkondensation ist zeit- und temperaturabhängig. Es wird angenommen, dass die Pulverbetttemperatur einen Molmassenaufbau verursacht und es damit zur Kettenverlängerung kommt. Dieser fortschreitende Prozess der zunehmenden Kettenlängen setzt molekulare Beweglichkeit herab und unterbindet die weitere Nachkondensation. Der Verschiebungsfaktor aSC drückt diese physikalisch-chemische Modellvorstellung aus und beinhaltet zwei zusätzliche Parameter. Der Parameter aSC,UL entspricht der oberen Viskositätsgrenze, wohingegen k0 die Strukturänderungsrate angibt. Es wurde weiterhin festgestellt, dass es folglich nützlich ist zwischen einer Fließaktivierungsenergie und einer Strukturänderungsaktivierungsenergie für die Berechnung von aT und aSC zu unterscheiden. Die Optimierung der Modellparameter erfolgte mithilfe eines genetischen Algorithmus. Zwischen berechneten und gemessenen Viskositäten wurde eine gute Übereinstimmung gefunden, so dass das Viskositätsmodell in der Lage ist die Viskosität einer PA12 Kunststoffschmelze als Folge eines kombinierten Lasersinter Zeit- und Temperatureinflusses vorherzusagen. Das Modell wurde im zweiten Schritt angewandt, um die Viskosität während des Lasersinter-Prozesses in Abhängigkeit von der Energiedichte zu berechnen. Hierzu wurden Prozessdaten, wie Schmelzetemperatur und Belichtungszeit benutzt, die mithilfe einer High-Speed Thermografiekamera on-line gemessen wurden. Abschließend wurde der Einfluss der Strukturänderung auf das Viskositätsniveau im Prozess aufgezeigt.

Bildungsdienstleistung eLearning

Die Möglichkeit, Lernen mit Hilfe digitaler Medien zu unterstützen, wird von der einschlägigen Forschungsliteratur mehrheitlich propagiert. Doch die Technik allein bringt nicht automatisch einen pädagogischen Mehrwert mit sich. Um Handlungsempfehlungen zum technologiebasierten Lehren und Lernen zu erstellen, fehlten bislang empirische Untersuchungen und Darstellungen der vielfältiger werdenden Praxis des didaktischen Handelns mit elektronischen Medien. Horst Rippien rekonstruiert mit leitfadengestützten Interviews sechs Fälle von Weiterbildungs-Organisationen und deren unterschiedliche Leistungen zur Anregung und Unterstützung des Lernens Erwachsener in technologisch gestützten Lehr-Lern-Settings. Der Ansatz der „Dienstleistung Weiterbildung“ betont die Rolle der Kooperation mit Auftraggebern und Lernenden, vergleicht die empirisch vorfindlichen flexiblen Organisationsprofile miteinander und führt sie zu einem wirkungsvollen eLearning zusammen.

Energy and weight reduction in hoisting systems with magnetic traction sheaves

At the Chair of Logistics Engineering, TU Dresden, a particular focus is research and development of magnetic traction sheaves. Therein the main fundamentals of these special sheaves are determined for applications in different fields such as elevators, several kinds of winches, hoists and cranes. In the current research project “energy balance of magnetic traction sheaves”, the dynamic behaviour of systems with magnetic traction sheaves was investigated. The research focused on theoretical and practical examinations of energy balance. Moreover, a new approach for dimensioning magnetic traction sheave systems is presented. It is a project of the Research Foundation Intralogistics / Material Handling and Logistics (IFL), which is funded through the AiF under the program of Industrial Collective Research for SMEs (IGF) by the Federal Ministry of Economics and Technology (BMWi).

Autorenwerkzeuge für digitale, multimediale und interaktive Lernbausteine im Web 2.0

Die vorliegende Forschungsarbeit siedelt sich im Dreieck der Erziehungswissenschaften, der Informatik und der Schulpraxis an und besitzt somit einen starken interdisziplinären Charakter. Aus Sicht der Erziehungswissenschaften handelt es sich um ein Forschungsprojekt aus den Bereichen E-Learning und Multimedia Learning und der Fragestellung nach geeigneten Informatiksystemen für die Herstellung und den Austausch von digitalen, multimedialen und interaktiven Lernbausteinen. Dazu wurden zunächst methodisch-didaktische Vorteile digitaler Lerninhalte gegenüber klassischen Medien wie Buch und Papier zusammengetragen und mögliche Potentiale im Zusammenhang mit neuen Web 2.0-Technologien aufgezeigt. Darauf aufbauend wurde für existierende Autorenwerkzeuge zur Herstellung digitaler Lernbausteine und bestehende Austauschplattformen analysiert, inwieweit diese bereits Web 2.0-Technologien unterstützen und nutzen. Aus Sicht der Informatik ergab sich aus der Analyse bestehender Systeme ein Anforderungsprofil für ein neues Autorenwerkzeug und eine neue Austauschplattform für digitale Lernbausteine. Das neue System wurde nach dem Ansatz des Design Science Research in einem iterativen Entwicklungsprozess in Form der Webapplikation LearningApps.org realisiert und stetig mit Lehrpersonen aus der Schulpraxis evaluiert. Bei der Entwicklung kamen aktuelle Web-Technologien zur Anwendung. Das Ergebnis der Forschungsarbeit ist ein produktives Informatiksystem, welches bereits von tausenden Nutzern in verschiedenen Ländern sowohl in Schulen als auch in der Wirtschaft eingesetzt wird. In einer empirischen Studie konnte das mit der Systementwicklung angestrebte Ziel, die Herstellung und den Austausch von digitalen Lernbausteinen zu vereinfachen, bestätigt werden. Aus Sicht der Schulpraxis liefert LearningApps.org einen Beitrag zur Methodenvielfalt und zur Nutzung von ICT im Unterricht. Die Ausrichtung des Werkzeugs auf mobile Endgeräte und 1:1-Computing entspricht dem allgemeinen Trend im Bildungswesen. Durch die Verknüpfung des Werkzeugs mit aktuellen Software-Entwicklungen zur Herstellung von digitalen Schulbüchern werden auch Lehrmittelverlage als Zielgruppe angesprochen.

Durch das Leben lernen

Web 2.0 und soziale Netzwerke gaben erste Impulse für neue Formen der Online-Lehre, welche die umfassende Vernetzung von Objekten und Nutzern im Internet nachhaltig einsetzen. Die Vielfältigkeit der unterschiedlichen Systeme erschwert aber deren ganzheitliche Nutzung in einem umfassenden Lernszenario, das den Anforderungen der modernen Informationsgesellschaft genügt. In diesem Beitrag wird eine auf dem Konnektivismus basierende Plattform für die Online-Lehre namens “Wiki-Learnia” präsentiert, welche alle wesentlichen Abschnitte des lebenslangen Lernens abbildet. Unter Einsatz zeitgemäßer Technologien werden nicht nur Nutzer untereinander verbunden, sondern auch Nutzer mit dedizierten Inhalten sowie ggf. zugehörigen Autoren und/oder Tutoren verknüpft. Für ersteres werden verschiedene Kommunikations-Werkzeuge des Web 2.0 (soziale Netzwerke, Chats, Foren etc.) eingesetzt. Letzteres fußt auf dem sogenannten “Learning-Hub”-Ansatz, welcher mit Hilfe von Web-3.0-Mechanismen insbesondere durch eine semantische Metasuchmaschine instrumentiert wird. Zum Aufzeigen der praktischen Relevanz des Ansatzes wird das mediengestützte Juniorstudium der Universität Rostock vorgestellt, ein Projekt, das Schüler der Abiturstufe aufs Studium vorbereitet. Anhand der speziellen Anforderungen dieses Vorhabens werden der enorme Funktionsumfang und die große Flexibilität von Wiki-Learnia demonstriert.

Student2Student als Organisationsmodell für die Entwicklung von E-Learning-Ressourcen

Die E-Learning-Plattform VBA@HfTL unterstützt das Erlernen von grundlegenden Programmierkonzepten mithilfe der Programmiersprache Visual Basic for Applications (VBA). Diese Plattform wurde von Studierenden für Studierende der Fachrichtung Wirtschaftsinformatik entwickelt, so dass ein Student2Student (S2S)-Ansatz umgesetzt wurde. Der Beitrag führt die konzeptionellen Grundlagen dieses Ansatzes ein und erläutert die organisatorischen sowie technischen Rahmenbedingungen des Entwicklungsprojekts als Forschungsfallstudie. Das Projektergebnis zeigt, dass Studierende selbstorganisiert E-Learning-Ressourcen entwickeln und sich dabei interdisziplinäre Fachinhalte der Wirtschaftsinformatik aneignen können. Die resultierende E-Learning-Plattform liefert aufgrund der hohen Resonanz nicht nur einen wertvollen Beitrag zur Unterstützung von Lernprozessen in der Aus- und Weiterbildung, sondern bietet der Hochschule auch eine Möglichkeit zur Profilierung des Bildungsangebots im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit.

Entwicklung eines Versuchsfelds für große Systeme intelligenter Behälter

Im Rahmen dieses Artikels werden aktuelle Forschungsarbeiten zum Einsatz von Energy-Harvesting und Ultra-Low-Power-Geräten in Materialflusssystemen beschrieben. Ein besonderes Augenmerk wird auf die inBin-Plattform, das Energy-Harvesting und deren Auswirkungen auf die Leistungsverfügbarkeit gelegt. Dazu werden die Hardwareplattform und Architektur der inBin-Plattform sowie der Aufbau eines Versuchsfelds detailliert erläutert. Des Weiteren wird ein Ansatz zur Modellierung und Simulation von Systemen mit einer großen Anzahl von inBin-Plattformen vorgestellt. Darüber hinaus werden die Ergebnisse zweier simulierter Szenarien und mögliche Folgen für die Planung zukünftiger Materialflusssysteme betrachtet.

Learning through life

Web 2.0 und soziale Netzwerke gaben erste Impulse für neue Formen der Online-Lehre, welche die umfassende Vernetzung von Objekten und Nutzern im Internet nachhaltig einsetzen. Die Vielfältigkeit der unterschiedlichen Systeme erschwert aber deren ganzheitliche Nutzung in einem umfassenden Lernszenario, das den Anforderungen der modernen Informationsgesellschaft genügt. In diesem Beitrag wird eine auf dem Konnektivismus basierende Plattform für die Online-Lehre namens “Wiki-Learnia” präsentiert, welche alle wesentlichen Abschnitte des lebenslangen Lernens abbildet. Unter Einsatz zeitgemäßer Technologien werden nicht nur Nutzer untereinander verbunden, sondern auch Nutzer mit dedizierten Inhalten sowie ggf. zugehörigen Autoren und/oder Tutoren verknüpft. Für ersteres werden verschiedene Kommunikations-Werkzeuge des Web 2.0 (soziale Netzwerke, Chats, Foren etc.) eingesetzt. Letzteres fußt auf dem sogenannten “Learning-Hub”-Ansatz, welcher mit Hilfe von Web-3.0-Mechanismen insbesondere durch eine semantische Metasuchmaschine instrumentiert wird. Zum Aufzeigen der praktischen Relevanz des Ansatzes wird das mediengestützte Juniorstudium der Universität Rostock vorgestellt, ein Projekt, das Schüler der Abiturstufe aufs Studium vorbereitet. Anhand der speziellen Anforderungen dieses Vorhabens werden der enorme Funktionsumfang und die große Flexibilität von Wiki-Learnia demonstriert.

Mathe-Üben in Studium und Abitur

Fehlende Grundkenntnisse in der Mathematik zählen zu den größten Hindernissen für einen erfolgreichen Start in ein Hochschulstudium. Studienanfänger in einem MINT-Studium bringen inzwischen deutlich unterschiedliche Vorrausetzungen mit: „Mathe-Angst“ gilt als typisches Phänomen und der Übergang in ein selbstbestimmtes Lernverhalten stellt eine große Herausforderung dar. Diese Fall-Studie beschreibt, wie mit Hilfe einer Mathe-App bereits zu Beginn des Studiums aktives Lernen unterstützt und selbstbestimmtes Lernen eingeübt werden kann. Das neue Kurskonzept mit App-Unterstützung stößt an der Hochschule Offenburg auf breite Akzeptanz. Der mobile BYOD-Ansatz ermöglicht Lern-Szenarien, die über PC- bzw.- Laptop-gebundene eLearning-Lösungen nicht realisierbar sind. Der Inhalt des MassMatics-Vorbereitungskurs orientiert sich am Mindestanforderungskatalog des cosh-Arbeitskreises für den Übergang Schule-Hochschule. In der Zwischenzeit wurde der App-gestützte Kurs mit seinen über 500 Aufgaben von mehr als 1000 Studierenden besucht.

Mobile Games for Learning

Today, pupils at the age of 15 have spent their entire life surrounded by and interacting with diverse forms of computers. It is a routine part of their day-to-day life and by now computer-literacy is common at very early age. Over the past five years, technology for teens has become predominantly mobile and ubiquitous within every aspect of their lives. To them, being online is an implicitness. In Germany, 88% of youth aged between 12-19 years own a smartphone and about 20% use the Internet via tablets. Meanwhile, more and more young learners bring their devices into the classroom and pupils increasingly demand for innovative and motivating learning scenarios that strongly respond to their habits of using media. With this development, a shift of paradigm is slowly under way with regard to the use of mobile technology in education. By now, a large body of literature exists, that reports concepts, use-cases and practical studies for effectively using technology in education. Within this field, a steadily growing body of research has developed that especially examines the use of digital games as instructional strategy. The core concern of this thesis is the design of mobile games for learning. The conditions and requirements that are vital in order to make mobile games suitable and effective for learning environments are investigated. The base for exploration is the pattern approach as an established form of templates that provide solutions for recurrent problems. Building on this acknowledged form of exchanging and re-using knowledge, patterns for game design are used to classify the many gameplay rules and mechanisms in existence. This research draws upon pattern descriptions to analyze learning game concepts and to abstract possible relationships between gameplay patterns and learning outcomes. The linkages that surface are the starting bases for a series of game design concepts and their implementations are subsequently evaluated with regard to learning outcomes. The findings and resulting knowledge from this research is made accessible by way of implications and recommendations for future design decisions.

Integration zeitvariabler Energiekosten in die Belastungsorientierte Auftragsfreigabe

In dem vorliegenden Beitrag wird ein Ansatz zur Integration von Energiekosten in bestehende Fertigungssteuerungsverfahren vorgestellt. Das entwickelte Verfahren basiert auf dem Ansatz der Belastungsorientierten Auftragsfreigabe (BOA) und berücksichtigt schwankende Strompreise aufgrund der zunehmenden Einspeisung regenerativer Energien in das Stromnetz. Die Weiterentwicklung ermöglicht besonders kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) die Einsparung von Energiekosten durch organisatorische Maßnahmen der Fertigungssteuerung ohne kapitalintensive Investitionen.

Meta-model for calculating the mean energy demand of automated storage and retrieval systems

Energy efficiency has become an important research topic in intralogistics. Especially in this field the focus is placed on automated storage and retrieval systems (AS/RS) utilizing stacker cranes as these systems are widespread and consume a significant portion of the total energy demand of intralogistical systems. Numerical simulation models were developed to calculate the energy demand rather precisely for discrete single and dual command cycles. Unfortunately these simulation models are not suitable to perform fast calculations to determine a mean energy demand value of a complete storage aisle. For this purpose analytical approaches would be more convenient but until now analytical approaches only deliver results for certain configurations. In particular, for commonly used stacker cranes equipped with an intermediate circuit connection within their drive configuration there is no analytical approach available to calculate the mean energy demand. This article should address this research gap and present a calculation approach which enables planners to quickly calculate the energy demand of these systems.

Robustheit intralogistischer Anlagen

Leistungsverfügbarkeit bewertet den Erfüllungsgrad vorgegebener Anforderungen an intralogistische Anlagen. Für die Gewährleistung der Leistungsfähigkeit bei schwankender Last und Störungen müssen die Anlagen eine hohe Robustheit aufweisen. Der Beitrag beschreibt einen Ansatz zur Bewertung der Robustheit solcher Systeme, insbesondere während verschiedener Phasen der Planung, und liefert damit Ansätze zur Steigerung der Robustheit und folglich zur planbaren Absicherung der Leistungsverfügbarkeit.

Leistungsverfügbarkeit zwischen Theorie und Praxis

Leistungsverfügbarkeit als Kennwert ist in den letzten Jahren in den theoretischen sowie auch praktischen Fokus gerückt. Zielstellung eines theoretischen Ansatzes in diesem Bereich muss die Schaffung von Grundlagen für den praktischen Nutzen sein. Um die bestehende Lücke zwischen den dargestellten Parteien ein Stück weit zu schließen, erläutert der vorliegende Artikel zunächst Forderungen der Praxis aus Sicht von Anlagenplaner und -betreiber und stellt anschließend einen darauf antwortenden theoretischen Ansatz vor, der die Planbarkeit von Leistungsverfügbarkeit ermöglichen soll.

J-Quizmaker

Lehrvideos erfreuen sich dank aktueller Entwicklungen im Bereich der Online-Lehre (Videoplattformen, MOOCs) auf der einen Seite und einer riesigen Auswahl sowie einer einfachen Produktion und Distribution auf der anderen Seite großer Beliebtheit bei der Wissensvermittlung. Trotzdem bringen Videos einen entscheidenden Nachteil mit sich, welcher in der Natur des Datenformats liegt. So sind die Suche nach konkreten Sachverhalten in einem Video sowie die semantische Aufbereitung zur automatisierten Verknüpfung mit weiteren spezifischen Inhalten mit hohem Aufwand verbunden. Daher werden die lernerfolg-orientierte Selektion von Lehrsegmenten und ihr Arrangement zur auf Lernprozesse abgestimmten Steuerung gehemmt. Beim Betrachten des Videos werden unter Umständen bereits bekannte Sachverhalte wiederholt bzw. können nur durch aufwendiges manuelles Spulen übersprungen werden. Selbiges Problem besteht auch bei der gezielten Wiederholung von Videoabschnitten. Als Lösung dieses Problems wird eine Webapplikation vorgestellt, welche die semantische Aufbereitung von Videos hin zu adaptiven Lehrinhalten ermöglicht: mittels Integration von Selbsttestaufgaben mit definierten Folgeaktionen können auf Basis des aktuellen Nutzerwissens Videoabschnitte automatisiert übersprungen oder wiederholt und externe Inhalte verlinkt werden. Der präsentierte Ansatz basiert somit auf einer Erweiterung der behavioristischen Lerntheorie der Verzweigten Lehrprogramme nach Crowder, die auf den Lernverlauf angepasste Sequenzen von Lerneinheiten beinhaltet. Gleichzeitig werden mittels regelmäßig eingeschobener Selbsttestaufgaben Motivation sowie Aufmerksamkeit des Lernenden nach Regeln der Programmierten Unterweisung nach Skinner und Verstärkungstheorie gefördert. Durch explizite Auszeichnung zusammengehöriger Abschnitte in Videos können zusätzlich die enthaltenden Informationen maschinenlesbar gestaltet werden, sodass weitere Möglichkeiten zum Auffinden und Verknüpfen von Lerninhalten geschaffen werden.