Fakultät II - Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik
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Continuous fiber-reinforced material extrusion is an emerging additive manufacturing process that builds components layer by layer by extruding a continuous fiber-reinforced thermoplastic strand. This novel manufacturing process combines the benefits of additive manufacturing with the mechanical properties and lightweight potential of composite materials, making it a promising approach for creating high-strength end products. The field of design for additive manufacturing has developed to provide suitable methods and tools for such emerging processes. However, continuous fiber-reinforced material extrusion, as a relatively new technology, has not been extensively explored in this context. Designing components for this process requires considering both restrictive and opportunistic aspects, such as extreme anisotropy and opportunities for functional integration. Existing process models and methods do not adequately address these specific needs. To bridge this gap, a tailored methodology for designing continuous fiber-reinforced material extrusion is proposed, building on established process models. This includes developing process-specific methods and integrating them into the process model, such as a process selection analysis to assess the suitability of the method and a decision model for selecting the process for highly stressed components. Additionally, a detailed design process tailored to continuous fiber-reinforced material extrusion is presented. The application of the developed process model is demonstrated through a case study.
Verantwortlicher Umgang mit Ressourcen – ein Praxisbeispiel zu interdisziplinärem Lehren und Lernen
(2024)
Der Beitrag basiert auf den Erfahrungen aus einem Drittmittelprojekt, das den Aufbau innovativer Lehr- und Lernstrukturen für interdisziplinäre Zusammenarbeit zum Ziel hatte. An dem Projekt beteiligt waren Lehrende und Studierende aus fünf Fachrichtungen der Hochschule Hannover. Die Lehrenden haben gemeinsam mit einer Hochschuldidaktikerin ein neues Lehr-Lernangebot entwickelt, in dessen Mittelpunkt die Bearbeitung von Fragestellungen nachhaltiger Entwicklung in interdisziplinären Teams stand. Dabei hat sich gezeigt, wie vielfältig die Perspektiven auf das Thema und die Zusammenarbeit sind, wie unterschiedlich die fachspezifische Sprache ist und wie sehr sich die generellen Denk- und Arbeitsweisen der Disziplinen unterscheiden. Für das Gelingen der Zusammenarbeit trotz Heterogenität, sind Mut, Geduld und Offenheit nötig, um sich auf das Fremde einzulassen. Gleichzeitig ist es elementar, eine gemeinsame ‚Sprache‘ zu finden, damit Verständigung über Disziplingrenzen hinweg möglich ist.
Der Beitrag beschreibt den Entwicklungsprozess ausgewählter gelungener middle-out-initiierter und kooperativ umgesetzter Weiterentwicklungen hochschulischer Lehr-Lernsysteme einzelner Hochschulen. Ausgehend von innerhochschulischen Prozessen, die auf die Mikro- und Mesoebene studentischer Kompetenzaneignungsprozesse im Kontext ‚Schreibdidaktik‘ fokussieren, konnte eine bilaterale interhochschulische Kooperation etabliert werden. Der daraus generierte Mehrwert wird diskutiert. Er bildet die Grundlage für die Idee eines größeren interhochschulischen Netzwerks von Middle-Out-Transformierer:innen. Hierzu werden die notwendigen Voraussetzungen für das nachhaltige Etablieren sowie die Entwicklungspotentiale eines solchen Netzwerks erarbeitet.
An vielen deutschen Hochschulen sind hochschuldidaktische Einrichtungen entstanden, die Lehrende bei der Lösung von Lehr-/Lernproblemen unterstützen. Die dadurch initiierten Lehrentwicklungsprojekte führen in vielen Fällen zur Entstehung meist kleiner Arbeitsgruppen, in denen Lehrende und Hochschuldidaktiker:innen zusammenarbeiten. Für eine konstruktive Kooperation der Beteiligten – aber auch für die Akzeptanz der Arbeitsgruppe innerhalb der Fakultät – ist aus Sicht der Autor:innen eine Zusammenarbeit auf Augenhöhe entscheidend. Sie steht für eine Haltung der gegenseitigen Wertschätzung über Professions- und Statusgrenzen hinweg. Ausgangspunkt dieses Beitrags ist die Frage, unter welchen Bedingungen die Kooperation in multiprofessionellen, statusübergreifenden Arbeitsgruppen gelingen kann. Ziel ist es, aus den eigenen Praxiserfahrungen heraus Gelingensbedingungen zu benennen und dadurch zum Explizieren und Reflektieren wesentlicher Aspekte der Zusammenarbeit in Hochschulen anzuregen. Damit versteht sich dieser Beitrag als exploratives „Think Piece“ und als Diskussionsimpuls. Die hier vorgestellten Bedingungen wurden in einem iterativen Erkenntnisprozess expliziert, kategorisiert und validiert. Als Ergebnis wird eine Aufstellung von Fähigkeiten und Bereitschaften präsentiert, die aus Sicht der Autor:innen für das Gelingen von Kooperationen notwendig erscheinen.
Hochtemperaturwärmepumpen (HTHP), die Abwärme als Wärmequelle nutzen, sind eine gute Möglichkeit für eine effiziente, kohlenstofffreie Prozesswärmeversorgung bis 150 °C. Die Kombination mit thermischen Speichern erhöht die Flexibilität des Systems und erlaubt die HTHP mit verfügbarer erneuerbarer Energie zu betreiben, Zeiten niedriger Stromkosten zu nutzen und den Spitzenlastbedarf zu reduzieren (Peak Shaving). Da Wärmepumpen aber mit kleinen Temperaturspreizungen arbeiten, lassen sie sich nicht gut mit sensiblen thermischen Speichern kombinieren. Für die Kombination mit der HTHP wird ein Speichersystem mit Thermalöl und elektrischem Erhitzer, der den Speicher auf über 300 °C heizen kann, vorgeschlagen. Die Simulation zahlreicher Varianten zeigt, dass das System kombiniert mit erneuerbaren Energien ein erhebliches Potential für die Reduzierung von CO2-Emissionen und den Bezug von Netzstrom hat.
Electrospun polymer fiber mats feature versatile applications in tissue engineering, drug delivery, water treatment and chemical processes. The orientation of fibers within these mats is a crucial factor that significantly influences their properties and performance. However, the analysis of fiber samples using scanning electron microscopy (SEM) has limitations such as time consumption, fixed assembly, and restricted field of vision. Therefore, a fast and reliable method for qualitative measurements of fiber orientation is required. Mueller matrix polarimetry, a well-established method for measuring orientation of chemical and biological species, was employed in this case. We investigated the effect of four important parameters of the electrospinning process, namely collector speed, applied voltage, needle-to-collector distance, and solution concentration, on fiber orientation using Mueller matrix polarimetry thus extending the range of parameters analyzed. Measurements were performed using two extreme values and a central optimized value for each fabrication parameter. Changes in matrix values were observed for each fabrication parameter, and their correlation with fiber orientation was analyzed based on the Lu-Chipman decomposition. The results were compared with SEM images, which served as the ground truth, and showed overall good agreement. In the future, the analysis of electrospun polymer fibers can be done by using Mueller matrix polarimetry as alternative to current technology and fabrication parameters, including solution concentration for the first time in this context and the production can quickly be adjusted based on the outcome of the measurements
Trueperella (T.) pyogenes is a mastitis-causing pathogen formerly known to cause severe clinical mastitis (CM), especially during the summer, leading to milk losses and low recovery rates. Unfortunately, its transmission behavior within herds is unclear. The diversity and occurrence of T. pyogenes were monitored to gain an initial insight into the infection transmission behavior of T. pyogenes in dairy herds and to lay a foundation for following targeted investigations. CM milk samples were collected from German herds, and one Swedish farm was sampled for isolates from subclinical mastitis. All in all, 151 T. pyogenes isolates from 16 herds were isolated, identified by MALDI TOF analysis and typed with RAPD PCR. Of these, 17 isolates originated from subclinical mastitis cases. We found that T. pyogenes mastitis occurred year-round, and clinical mastitis cases were caused by multiple strains (31 affected animals/28 strains). Instances of multiple cows being infected with the same T. pyogenes strain were rare and typically only involved a small number of animals at a time. However, if several quarters of a cow were affected, it was likely the same strain. Unlike clinical infections, subclinical T. pyogenes infections, in one investigated farm, harbored a dominant strain. Additionally, we found that T. pyogenes infections tended to persist and stay within a herd for a minimum of 7 months in the same or different cows.
Mastitis is a major health problem for bovines and can be categorized as non-severe or severe, based on clinical symptoms. A severe case of clinical mastitis is usually defined by the cow being affected systemically. It is important to consider how to handle severe cases because these cases can be fatal and cause high production losses. However, there are generally few detailed treatment guidelines. By conducting a scoping review on the topic, we aimed to synthesize the information that is available on treatment and outcomes, as reported from clinical trials and observational studies. This was facilitated by following the PRISMA-guidelines with a stepwise systematic screening of scientific literature on the subject, retrieved via Pubmed and Web of Science, using pre-defined selection criteria. The results yielded a total of 14 reports of treatment and outcomes in cases of naturally occurring severe clinical mastitis. Cross-trial comparison was difficult due to the different exclusion criteria and outcome definitions. Many studies focused on cases caused by gram-negative bacteria treated with intensive antibiotic protocols, often containing antibiotics that are categorized as critical for human health. Few focused on severe cases caused by gram-positive bacteria or on the relative use of non-antibiotic treatment. In general, only a small number of statistically significant differences were found in trials comparing different treatment protocols, with no obvious trends across trials. Our findings emphasize the need for more research into the treatment efficacy of antibiotic and non-antibiotic options for clinically severe mastitis. Furthermore, consideration of how trial conditions relate to the practical circumstances in a field setting could improve the applicability of reported results. This could help to provide practitioners with the information needed to make evidence-based treatment decisions in cases of clinically severe mastitis.