3D Drucken und die Anwendungen

Eine zunehmende Anzahl von Artikeln in Publikumszeitschriften und Journalen rückt die direkte Herstellung von Bauteilen und Figuren immer mehr in das Bewusstsein einer breiten Öffentlichkeit. Leider ergibt sich nur selten ein einigermaßen vollständiges Bild davon, wie und in welchen Lebensbereichen diese Techniken unseren Alltag verändern werden. Das liegt auch daran, dass die meisten Artikel sehr technisch geprägt sind und sich nur punktuell auf Beispiele stützen. Dieser Beitrag geht von den Bedürfnissen der Menschen aus, wie sie z.B. in der Maslow’schen Bedürfnispyramide strukturiert dargestellt sind und unterstreicht dadurch, dass 3D Printing (oder Additive Manufacturing resp. Rapid Prototyping) bereits alle Lebensbereiche erfasst hat und im Begriff ist, viele davon zu revolutionieren.

Advantages and pitfalls in computer assisted orthopedic surgery planning using rapid-prototyped guides

Durch die von Rapid Prototyping gebotenen Möglichkeiten können computergestützte 3D Operationsplanungen präzise in der Operation umgesetzt werden. An der Universitätsklinik Balgrist wurden in den letzten 3 Jahren nahezu 100 Patienten erfolgreich behandelt, deren Operation in 3D geplant und mit patienten-spezifischen Schablonen umgesetzt wurde. Wir beschreiben die Genauigkeit dieser Methode und berichten über die hierbei gesammelten Erfahrungen. Aufgrund der Flexibilität der Rapid Prototyping Technologie, gibt es nicht immer nur einen Weg wie eine 3D geplante Operation umgesetzt werden kann. Wir zeigen daher anhand von Fallbeispielen unterschiedliche Strategien auf und beschreiben deren Vor- und Nachteile. Ausserdem präsentieren wir die Weiterentwicklung der Methode zur Anwendung an kleinerer Anatomie wie Knochen des Handgelenkes oder der Finger.

Action Research and Learning Analytics in Higher Education

Teaching is a dynamic activity. It can be very effective, if its impact is constantly monitored and adjusted to the demands of changing social contexts and needs of learners. This implies that teachers need to be aware about teaching and learning processes. Moreover, they should constantly question their didactical methods and the learning resources, which they provide to their students. They should reflect if their actions are suitable, and they should regulate their teaching, e.g., by updating learning materials based on new knowledge about learners, or by motivating learners to engage in further learning activities. In the last years, a rising interest in ‘learning analytics’ is observable. This interest is motivated by the availability of massive amounts of educational data. Also, the continuously increasing processing power, and a strong motivation for discovering new information from these pools of educational data, is pushing further developments within the learning analytics research field. Learning analytics could be a method for reflective teaching practice that enables and guides teachers to investigate and evaluate their work in future learning scenarios. However, this potentially positive impact has not yet been sufficiently verified by learning analytics research. Another method that pursues these goals is ‘action research’. Learning analytics promises to initiate action research processes because it facilitates awareness, reflection and regulation of teaching activities analogous to action research. Therefore, this thesis joins both concepts, in order to improve the design of learning analytics tools. Central research question of this thesis are: What are the dimensions of learning analytics in relation to action research, which need to be considered when designing a learning analytics tool? How does a learning analytics dashboard impact the teachers of technology-enhanced university lectures regarding ‘awareness’, ‘reflection’ and ‘action’? Does it initiate action research? Which are central requirements for a learning analytics tool, which pursues such effects? This project followed design-based research principles, in order to answer these research questions. The main contributions are: a theoretical reference model that connects action research and learning analytics, the conceptualization and implementation of a learning analytics tool, a requirements catalogue for useful and usable learning analytics design based on evaluations, a tested procedure for impact analysis, and guidelines for the introduction of learning analytics into higher education.

Konzeption eines proaktiven Risikomanagements in Logistiknetzwerken

Logistiknetzwerke von Unternehmen wachsen sehr schnell und werden immer komplexer. Unternehmen wissen oft nicht, von welchen anderen Unternehmen sie abhängig sind und welche geschäftskritischen Risiken sich daraus für sie ergeben. Aus diesem Grund wird in diesem Artikel ein Konzept eines proaktiven Ri-sikomanagements in Logistiknetzwerken vorgestellt. Das Konzept basiert auf der Big Data Technologie und verwendet zur Identifikation von Risiken und zum Aufbau eines Logistiknetzwerkes neben internen Unternehmensdaten auch externe Daten, z. B. Social Media Plattformen oder andere Datenportale. Diese Daten werden ausgewertet und mit Risiken behaftete Beziehungen werden dem Bediener grafisch angezeigt. Zusätzlich dazu kann das System dem Benutzer mögliche Alternativen zur Vermeidung dieser Risiken aufzeigen und somit zur Entscheidungsunterstützung genutzt werden.

Moodle & Co. auf dem Weg zur Personal Learning Environment

Ausgehend von der typischen IT‐Infrastruktur für E‐Learning an Hochschulen auf der einen Seite sowie vom bisherigen Stand der Forschung zu Personal Learning Environments (PLEs) auf der anderen Seite zeigt dieser Beitrag auf, wie bestehende Werkzeuge bzw. Dienste zusammengeführt und für die Anforderungen der modernen, rechnergestützten Präsenzlehre aufbereitet werden können. Für diesen interdisziplinären Entwicklungsprozess bieten sowohl klassische Softwareentwicklungsverfahren als auch bestehende PLE‐Modelle wenig Hilfestellung an. Der Beitrag beschreibt die in einem campusweiten Projekt an der Universität Potsdam verfolgten Ansätze und die damit erzielten Ergebnisse. Dafür werden zunächst typische Lehr‐/Lern‐bzw. Kommunikations‐Szenarien identifiziert, aus denen Anforderungen an eine unterstützende Plattform abgeleitet werden. Dies führt zu einer umfassenden Sammlung zu berücksichtigender Dienste und deren Funktionen, die gemäß den Spezifika ihrer Nutzung in ein Gesamtsystem zu integrieren sind. Auf dieser Basis werden grundsätzliche Integrationsansätze und technische Details dieses Mash‐Ups in einer Gesamtschau aller relevanten Dienste betrachtet und in eine integrierende Systemarchitektur überführt. Deren konkrete Realisierung mit Hilfe der Portal‐Technologie Liferay wird dargestellt, wobei die eingangs definierten Szenarien aufgegriffen und exemplarisch vorgestellt werden. Ergänzende Anpassungen im Sinne einer personalisierbaren bzw. adaptiven Lern‐(und Arbeits‐)Umgebung werden ebenfalls unterstützt und kurz aufgezeigt.

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.

Ansätze zum Management der Additive Manufacturing Supply Chain

Da sich Additive Manufacturing (AM) von traditionellen Produktionsverfahren unterscheidet, entstehen neue Möglichkeiten im Produktdesign und im Supply Chain Setup. Die Auswirkungen der Aufhebung traditionellen Restriktionen im Produktdesign werden unter dem Begriff „Design for Additive Manufacturing“ intensiv diskutiert. In gleicher Weise werden durch AM Restriktionen im traditionellen Supply Chain Setup aufgehoben. Insbesondere sind die folgenden Verbesserungen möglich: Reduktion von Losgrössen und Lieferzeiten, bedarfsgerechte Produktion auf Abruf, dezentrale Produktion, Customization auf Ebene Bauteil und kontinuierliche Weiterentwicklung von Bauteilen. Viele Firmen investieren nicht selbst in die AM Technologien, sondern kaufen Bauteile bei Lieferanten. Um das Potential der AM Supply Chain mit Lieferanten umzusetzen, entstehen die folgenden Anforderungen an AM Einkaufsprozesse. Erstens muss der Aufwand pro Bestellung reduziert werden. Zweitens brauchen AM Nutzer einen direkten Zugang zu den Lieferanten ohne Umweg über die Einkaufsabteilung. Drittens müssen geeignete AM Lieferanten einfach identifiziert werden können. Viertens muss der Wechsel von Lieferanten mit möglichst geringem Aufwand möglich sein. Ein mögliche Lösung sind AM spezifische E-Procurement System um diese Anforderungen zu erfüllen

Repair - Beispiel: Mobile mit Halogenleuchten

Das RTeJournal möchte in seiner Rubrik:“ Repair“, Berichte aufnehmen, in denen die Reparatur oder der Ersatz von Bauteilen durch Additive Manufacturing (AM) Lösungen aufgenommen wird. Einmal als Anregung sich damit auseinander zu setzen und gleichzeitig auch als Dienstleistung beim Bedarf von Reparaturen. Es würde uns freuen, wenn Sie uns Beispiele mit einem kleinen Reparaturbericht zusenden könnten, die zum Einsatz von Additive Manufacturing führten. Email: eich@fh-aachen.de

Surface quality of profile extrusion dies manufactured by Selective Laser Melting

The design of plastics profile extrusion dies becomes increasingly more complex so that conventional manufacture processes reach their limit in the die manufacture. A feasible manufacture of arbitrarily designed dies is only possible by additive manufacturing. An especially promising process is hereby the Selective Laser Melting with which metal parts with series identical mechanical properties can be produced without the need for part specific tooling or downstream sintering processes. Disadvantegeous is, however, the relatively rough surface of additively manufactured parts. Against this background, the manufacturing of an profile extrusion die by Selective Laser Melting and the plastics profile surface quality, that can be achieved with such dies, is investigated. For this purpose, profiles are extruded both with an additively manufactured die and a conventionally milled sample of the same die geometry. In case of the additively manufactured die a concept for the surface finishing of the flow channel is required, which can be applied to arbitrarily shaped geometries. Therefore, two different reworking processes are applied only to the die land of the flow channel. The comparison of the surface roughnesses shows that the additively manufactured die with a polished die land delivers the same surface quality as the conventional die.

Entrepreneurship in a Hub-and-Spoke Industrial District: Firm Survey Evidence from Seattle's Technology Industry

Mayer H. Entrepreneurship in a hub-and-spoke industrial district: firm survey evidence from Seattle's technology industry, Regional Studies. The paper investigates entrepreneurial dynamics in a hub-and-spoke industrial district. Using data on the genealogy of high-technology firms in Seattle, Washington State, the study examines the ways in which entrepreneurial firms relate to their parent firms and the role of agglomeration economies. The results illustrate that entrepreneurship is an important vehicle for the diversification of such a district. When compared, hub-related spinoffs such as those founded by former Microsoft employees do not differ much from other start-ups. The differences between Microsoft spinoffs and start-ups are very limited; both diversify the regional economy by entering new markets when compared with their parents.

Medikamentenallergie: Diagnostische Möglichkeiten mit In-vitro-Methoden

Bei Medikamentenallergien kommt es zu Immunreaktionen, die gegen das Medikament gerichtet sind und klinische Symptome verursachen. Man unterscheidet zwischen Hapten- und p-i-bedingten Reaktionen, wobei letztere nur für T-Zell-Reaktionen nachgewiesen wurden. Die häufigsten Immunmechanismen, welche Medikamentenallergien zugrunde liegen, sind Vermehrung von spezifischen IgE-produzierenden B- und/oder spezifischen T-Zellen. IgG-vermittelte Reaktionen, die z.B. eine hämolytische Anämie verursachen können, sind selten. Spezifische IgE können mittels CAP-Technologie nachgewiesen werden. Das Medikament muss an eine Trägersubstanz covalent gebunden werden, was den Nachteil mit sich bringt, dass die entsprechende Bindungsstelle im Medikament für IgE nicht erkennbar ist. Der Basophilenaktivierungstest (BAT) arbeitet meist mit freiem, ungebundenem Medikament. Wie die IgE-Vernetzung stattfindet, ist allerdings unklar. Beide Teste sind nicht genügend sensitiv um den In-vivo-Test (Prick oder i.d.) zu ersetzen. Bei T-Zell-Reaktionen wird in vitro meist die Proliferation der durch das Medikament stimulierten T-Zellen erfasst. Die Blutzellen (antikoaguliertes Blut) sollte innerhalb von 24 h im Labor zur Verarbeitung ankommen, wo die Zellseparation durchgeführt wird, um die Zellen mit dem Medikament zu stimulieren. Diese Stimulation kann durch Messung von Aktivierungsmarker (mittels Flow-Zytometrie), sezernierter Zytokine (ELISA) oder 3H-Thymidin Einbau in die sich teilende Zellen (Lymphozytentransformations- Test, LTT) erfasst werden. Am meisten Erfahrung liegt für den LTT vor. Die Sensitivität wird bei eindeutigen Fällen auf 50 – 70% geschätzt, hängt aber stark vom Krankheitsbild und Medikament ab. Schwere makulopapulöse Reaktionen und DRESS (Drug Rash with Eosinophilia and Systemic Symptoms), AGEP (acute generalized exanthematous pustulosis) sind meist positiv im LTT, aber schwere bullöse Reaktionen (SJS/TEN; Stevens-Johnson Syndrom/toxische epidermale Nekrolyse) werden besser mittels Zytotoxteste und Zytokinsekretion erfasst, da eine T-Zell-Proliferation weniger prominent ist. Trotz der limitierten Sensitivität sind diese Teste gut geeignet um Kreuzreaktionen zu erfassen, bzw. für mechanistische Studien. Da Provokationsteste bei verzögerten Medikamentenallergien nicht zur Verfügung stehen (es ist unklar, wie lange und wie hoch dosiert man das Medikament bei verzögerten Reaktionen geben muss), werden diese Teste in Zukunft eher mehr eingesetzt werden. Wichtig ist, dass sie selten falsch positiv sind, und ein positives Resultat als relevant angesehen werden kann. Für die Abklärung seltener IgG-vermittelter Reaktionen kann man einen modifizierten Coombs-Test versuchen.

F. + H. Engel AG: Erfolg mit releasefähiger Standard-Software

Die Firma F. + H. Engel AG ist ein Bieler Familienunternehmen, das an fünf Standorten tätig ist und die Geschäftsbereiche Stahl, Haustechnik und Eisenwaren abdeckt. Seit über 15 Jahren setzt ENGEL für die Unterstützung ihrer Handelsprozesse die Standardsoftware OpaccOne ein. Dabei orientiert sich das Unternehmen an den durch die Software gegebenen Möglichkeiten, um eine möglichst sichere, stabile und langfristig tragfähige Lösung sicher zu stellen. Dank der Releasefähigkeit der gewählten Standard-Business-Software profitierte Engel ohne grössere Umstellungen von deren laufend erweiterten Fähigkeiten in Bezug auf Funktionalität, Technologie, Anpassungs- und Erweiterungsmöglichkeiten. Dadurch konnte sich ENGEL über die Jahre mit dieser Software stetig weiterentwickeln und auch neue Anforderungen abdecken. Problematisch erwies sich die durch die Einführung eines Webshops deutlich höhere Anforderung an Umfang und Qualität der Produktstammdaten für das umfangreiche Sortiment. Der Aufwand für deren Pflege konnte von ENGEL auf die Dauer nicht geleistet werden. Deshalb entschied man sich für eine zweigleisige Strategie, indem für einen Teil des Sortiments auf die Dienstleistungen eines externen Inhaltsanbieters zurückgegriffen wird

Dynamische Fähigkeiten und Unternehmenserfolg: Untersuchung des Mediationseffekts der Unternehmensinnovativität

Veränderung ist eine Konstante im heutigen unternehmerischen Wettbewerb - sei es eine Veränderung der Kundenbedürfnisse, eine Veränderung im Sinne des technologischen Fortschritts oder eine Veränderung des Wettbewerberumfelds. Dadurch werden Unternehmen kontinuierlich vor die Herausforderung gestellt, ihre unternehmerische Wertschöpfung regelmässig an die jeweilige Veränderung anzupassen. Nur wenn diese Anpassung gelingt, können Unternehmen einen nachhaltigen Unternehmenserfolg erzielen. Für die Anpassung der unternehmerischen Wertschöpfung ist ein abgestimmtes Set an Fähigkeiten erforderlich. So müssen Unternehmen zunächst in der Lage sein, Veränderung in den verschiedenen Dimensionen – Kunden, Technologie, Wettbewerber – zu erkennen. Anschliessend müssen Unternehmen aus der erkannten Veränderung angemessene Handlungskonzepte ableiten können, anhand derer die unternehmerische Wertschöpfung angepasst werden kann. Schliesslich müssen Unternehmen über Fähigkeiten verfügen, die Handlungskonzepte realisieren zu können. Diese drei Arten von Fähigkeiten bilden das Grundgerüst des Konzepts dynamischer Fähigkeiten („Dynamic Capabilities“) nach David J. Teece. Mit dem Konzept der Rekonfiguration unternehmerischer Wertschöpfung anhand dynamischer Fähigkeiten hat Teece eine Möglichkeit geschaffen, nachhaltigen Unternehmenserfolg in veränderlichen Märkten zu erklären. Durch das Konzept wird allerdings noch nicht die Frage beantwortet, wie sich die Rekonfiguration konkret manifestiert und zum Unternehmenserfolg beiträgt. In der vorliegenden Untersuchung wird eine Antwort auf diese Frage entwickelt. Es wird die These aufgestellt und überprüft, nach der die dynamischen Fähigkeiten positiv auf die Unternehmensinnovativität wirken. Als Resultat der verbesserten Unternehmensinnovativität sollten Unternehmen dann einen nachhaltigen Erfolg erzielen können. Dazu werden im ersten Teil der Untersuchung (Kapitel 1-4) die Forschungsfragen aus der Literatur abgeleitet, und es werden die zu überprüfenden Hypothesen entwickelt. Im zweiten Teil (Kapitel 5-9) werden zunächst die Ergebnisse einer qualitativen Vorstudie vorgestellt. Danach folgen die Erläuterungen der Operationalisierungen sowie der Untersuchungsmethodik. Im Anschluss werden die Ergebnisse der quantitativen Untersuchung präsentiert und erläutert. Abschliessend werden die Ergebnisse kritisch diskutiert und Schlussfolgerungen für die Forschung sowie die unternehmerische Praxis abgeleitet.

Wer sind wir und wo geht die Reise hin?

Die Frage der menschlichen Evolution besteht aus vielen Einzelfragen. Es ist zum ersten eine wissenschaftliche Frage zu unserer Vergangenheit. Wann sind im anatomischen Sinne moderne Menschen zum ersten Mal in Erscheinung getreten? Was waren die Wege der menschlichen Ausbreitung über die Erde? Haben moderne Menschen sich mit anderen nahe verwandten Formen menschlichen Lebens wie den Neandertalern oder den kürzlich entdeckten „Denisovanern“ gekreuzt?

Space debris attitude simulation - ιOTA (In-Orbit Tumbling Analysis)

Today, there is little knowledge on the attitude state of decommissioned intact objects in Earth orbit. Observational means have advanced in the past years, but are still limited with respect to an accurate estimate of motion vector orientations and magnitude. Especially for the preparation of Active Debris Removal (ADR) missions as planned by ESA’s Clean Space initiative or contingency scenarios for ESA spacecraft like ENVISAT, such knowledge is needed. ESA's “Debris Attitude Motion Measurements and Modelling” project (ESA Contract No. 40000112447), led by the Astronomical Institute of the University of Bern (AIUB), addresses this problem. The goal of the project is to achieve a good understanding of the attitude evolution and the considerable internal and external effects which occur. To characterize the attitude state of selected targets in LEO and GTO, multiple observation methods are combined. Optical observations are carried out by AIUB, Satellite Laser Ranging (SLR) is performed by the Space Research Institute of the Austrian Academy of Sciences (IWF) and radar measurements and signal level determination are provided by the Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques (FHR). The In-Orbit Tumbling Analysis tool (ιOTA) is a prototype software, currently in development by Hyperschall Technologie Göttingen GmbH (HTG) within the framework of the project. ιOTA will be a highly modular software tool to perform short-(days), medium-(months) and long-term (years) propagation of the orbit and attitude motion (six degrees-of-freedom) of spacecraft in Earth orbit. The simulation takes into account all relevant acting forces and torques, including aerodynamic drag, solar radiation pressure, gravitational influences of Earth, Sun and Moon, eddy current damping, impulse and momentum transfer from space debris or micro meteoroid impact, as well as the optional definition of particular spacecraft specific influences like tank sloshing, reaction wheel behaviour, magnetic torquer activity and thruster firing. The purpose of ιOTA is to provide high accuracy short-term simulations to support observers and potential ADR missions, as well as medium-and long-term simulations to study the significance of the particular internal and external influences on the attitude, especially damping factors and momentum transfer. The simulation will also enable the investigation of the altitude dependency of the particular external influences. ιOTA's post-processing modules will generate synthetic measurements for observers and for software validation. The validation of the software will be done by cross-calibration with observations and measurements acquired by the project partners.