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Institut
Durch den digitalen Wandel haben Kommunen neue Entwicklungsmöglichkeiten im Bereich der Smart City. Diese Arbeit stellt eine Übersicht darüber dar, wie mithilfe von IoT, Big Data, Datenbanken, Digitalen Zwillingen und weiteren Technologien, eine Mikroklima-Analyse und Steuerung ermöglicht werden kann.
Die verholzten Früchte der Art Hakea salicifolia öffnen sich bei Austrocknung, um Samen freizugeben. Der Öffnungsmechanismus könnte als Vorbild für selbstaktuierte Bewegungen von Bauteilen dienen. Um ihn zu verstehen, wird aus µCT-Scans einer getrockneten Frucht ein 3D-Modell generiert und additiv gefertigt, welches nur zwei Gewebetypen, nämlich Leitbündel und umgebendes Gewebe berücksichtigt. Druckprüfungen dieser Prüfkörper zeigen einen anisotropen E-Modul, der auf die Struktur der Leitbündel und den großen E-Modulunterschied der gewählten Materialien zurückzuführen ist. Die erhaltenen Daten sollen zur Verifikation eines FE-Modells herangezogen und dieses an das natürliche Vorbild angepasst werden, um die Öffnung der Früchte nachzuvollziehen.
Hakea sericea und H. salicifolia sind strauch- bis baumförmige Arten der Familie Proteaceae. Ursprünglich aus Australien stammend, breiten sie sich zunehmend in Neuseeland, Portugal, Südspanien und Südafrika invasiv aus. In Portugal wurden beide Arten als Ziergewächs, Windschutz und Heckenpflanze eingeführt und verdrängen nun heimische Arten. Die erfolgreiche Etablierung der beiden Arten hängt mit der Ausbreitungsbiologie zusammen. Die Balgfrüchte zeigen eine ausgeprägte Serotinie und verbleiben oft über Jahre an der Mutterpflanze. Erst durch Waldbrände oder starke Austrocknung öffnen sich die Früchte und geben dabei zwei geflügelte Samen frei. Während der Öffnung deformieren sich die beiden Fruchthälften stark und reißen dabei zunächst über die Bauchnaht und anschließend über die Rückenseite auf. Dieses Öffnungsverhalten ist innerhalb der Proteaceae nur für die Gattung Hakea beschrieben und für Balgfrüchte, zu denen sie dennoch gezählt werden, ungewöhnlich. Die Bruchoberflächen der verschiedenen Gewebe zeigen dabei unterschiedliche Rauigkeiten. Die Gewebe der abaxialen Seite (Rückenseite) reißen dabei mit einer glatteren Bruchfläche als die Gewebe der adaxialen Seite (Bauchseite). In dieser Arbeit werden Rauheitsparameter der Bruchoberflächen auf zufälligen Profillinien mit einem Konfokalmikroskop für die verschiedene Gewebe der Oberflächen ermittelt. Das Propagieren des Risses durch die verschiedenen Gewebe wird anhand der Ausrichtung und Lage der Zellen in den beiden Seiten der Fruchthälften erläutert. Es wird diskutiert, inwieweit sich die unterschiedlich rauen Bruchoberflächen auf die Öffnung und die dafür nötigen Kräfte auswirken. Erste Ansätze zur Optimierung von technischen Sollbruchstellen werden vorgeschlagen.
Biomechanische Untersuchungen zum Öffnungsmechanismus von verholzten Früchten der Gattung Hakea
(2023)
Die Arten H. sericea und H. salicifolia (Proteaceae) sind in Australien heimisch. Ihr natürlicher Lebensraum ist trocken und nährstoffarm, und sie sind regelmäßig Buschbränden ausgesetzt. Durch den Feuchtigkeitsverlust “schrumpft“ die Frucht und öffnet sich, wobei zwei Samen freigesetzt werden. Diese Arbeit vergleicht das Öffnungsverhalten von manipulierten Früchten, das Schwindmaß, die Öffnungskraft, den Elastizitätsmodul und die Druckfestigkeit der beiden Arten und untersucht den Einfluss verschiedener Gewebe auf die Öffnung. Es wird festgestellt, dass das Mesokarp hauptsächlich für das anisotrope Schwindverhalten verantwortlich ist.
Nachhaltigkeitsberichterstattung verfolgt die Ziele, über die Nachhaltigkeitsleistungen eines Unternehmens zu berichten, diese bewertbar zu machen und im Sinne eines Regelkreisgedankens des Controllings zu steuern. Im Zuge dieser Studie wurden vorwiegend kleine und mittlere Unternehmen aus dem westlichen Münsterland zum aktuellen Stand ihrer Nachhaltigkeitsberichterstattung befragt. Dabei wurden sowohl die auf die Unternehmen eingehenden ESG-Anforderungen, etwaig genutzte Rahmenwerke der Berichterstattung, die innerbetriebliche Organisation des Nachhaltigkeitsmanagements und die Erwartungen der Unternehmen betrachtet.
Mikrostrukturen auf Oberflächen bestimmen häufig deren physikalische Eigenschaften. Die üblichen Methoden zur Herstellung von mikrostrukturierten Oberflächen wie Fotolithografie sind aber teuer und aufwändig. Daher wird schon lange die schnelle und günstige Methode der Abformung genutzt, um Gegenstände mit Mikrostrukturen herzustellen
[1,2]. Zur Nutzung als Positiv für die Abformung können Oberflächen zum Beispiel mit Fotolithografie hergestellt werden, oder es können mikrostrukturierte Objekte aus der Natur verwenden werden. Mittels Fotolithografie können aber keine gewölbten Oberflächen mit Mikrostrukturen versehen werden und mikrostrukturierte Oberflächen aus der Natur sind meist eher klein. In dieser Arbeit wurde daher nach sehr kleinen mikrostrukturierten Objekten gesucht, die nebeneinander auf eine (auch gewölbte) Oberfläche aufgebracht werden können, um diese anschließend abzuformen. Die besten Resultate ergaben mit Bärlappsporen beschichtete Oberflächen als Positive. Replikate dieser Oberflächen zeigen einen um 30° höheren Kontaktwinkel als das unstrukturierte Material.
Problem
- How to effectively use aerial robots to support rescue forces?
- How to achieve good flight characteristics and long flight times?
- How to enable simple and intuitive control?
- How to efficiently record image data of the environment?
- How to generate flight and image data for rescue forces?
Implementation:
The flying robot was designed in Autodesk Fusion360. In order to achieve high stability as well as low weight, the frame was milled from carbon. Mounts such as for GPS and 360° camera were 3D printed. A special feature is that the flying robot is not visible in the panoramic view of the 360° camera. The flight controller of the robot was set up using Ardupilot. The communication with the robot is done via MAVLink (UDP).To support different platforms, a software was realized as a web application. The front end was created using HTML, CSS and Javascript.
The back end is based on Flask-Socket-IO (Python). For the intelligent recognition of motor vehicles a micro controller with an integrated camera is used. For the post-processing of flight and video data a pipeline was implemented for automation.
The video shows a very high resolution 3D point cloud !!! of the outdoor area of the German Rescue Robotics Center. For the recording, a 25-second POI flight was performed with a Mavic 3. From the 4K video footage captured during this flight, 77 images were cropped and localized within 4 minutes using colmap and processed using Neural Radiance Fields (NeRF). The nerfacto model of Nerfstudio was trained on an Nvidia RTX 4090 for 8 minutes. In summary, a top 3D model is available to task forces after about 13 minutes. The calculation is performed locally on site by the RobLW of the DRZ. The video shown here shows a free camera path rendered at 60 hz (Full HD).
Nerf(acto) for the 3D modeling of the Computer Science building of Westfälische Hochschule GE
(2023)
The video shows a very high resolution 3D point cloud !!! of the computer science building of the University of Applied Science Gelsenkirchen. For the recording a 3 minute flight with a M30T was performed. The 105 images taken by the wide-angle camera during this flight were localized within 3 minutes using colmap and processed using Neural Radiance Fields (NeRF). The nerfacto model of Nerfstudio was trained on an Nvidia RTX 4090 for 8 minutes. Thus, a top 3D model is available after about 15 minutes.
The video shown here shows a free camera path rendered at 60 hz (Full HD).