Schlussbericht SFTwin - Teilvorhaben der Symate

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Schlussbericht zum Vorhaben

Im Vorhaben wurde ein neuartiges Verfahren zur Herstellung geometrisch definierter Formkörper aus Regeneratcellulose entwickelt. Als Ausgangssysteme dienten Viskoselösungen, wie sie in der industriellen Faser- und Folienproduktion Einsatz finden. Alternativ dazu wurden Untersuchungen an Cellulosecarbamatlösungen durchgeführt. Zentrale Arbeitsschwerpunkte waren die systematische Untersuchung und Optimierung des Vergelungsprozesses sowie die Auswahl geeigneter Regenerationsregime zur Erzeugung kompakter und reproduzierbarer Werkstücke aus hochgequollener Cellulose. Dabei wurden der Einfluss verfahrenstechnischer Parameter auf Gelstruktur, Formstabilität und Schrumpfverhalten entlang der gesamten Prozesskette detailliert analysiert. Ergänzend erfolgte die strukturmechanische Charakterisierung der Formkörper, um maßgebliche Struktur-Eigenschafts-Korrelationen zu identifizieren. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern wesentliche Grundlagen für die zukünftige Entwicklung präzise formbarer, biobasierter Cellulosewerkstoffe.In this project, a novel process for producing geometrically defined shaped bodies made from regenerated cellulose was developed. Viscose and cellulose carbamate solutions, as commonly used in industrial fiber and film production, served as the starting systems. The work focused on the systematic investigation and optimization of the gelation process as well as the identification of suitable regeneration regimes to produce compact and reproducible components from highly swollen cellulose. The influence of process parameters on gel structure, dimensional stability, and shrinkage behavior along the entire process chain was analyzed in detail. In addition, the structural–mechanical properties of the shaped bodies were characterized to identify key structure–property relationships. The resulting insights provide an important foundation for future developments in precisely formable, bio-based cellulose materials

Schlussbericht

In den ersten präklinischen Studien hat sich gezeigt, dass die von uns anvisierte intranasale Gabe von Oxytozin nicht zu einem verringerten Rückfallverhalten in unserem Rattenmodell führt. Dies wurden dann auch mit anderen applikationsrouten bestätigt (Icv). Daraufhin wurden alternative Experimente durchgeführt. In Berlin und Erlangen wurden Experimente im Kontext von sozialen Trinken durchgeführt (SP3&4). In diesen Experimenten war die intranasale Gabe von Oxytozin ebenfalls wirkungslos. In Mannheim wurde im Rahmen von SP2 ein neuer synthetischer nicht-peptiderger Oxytozinrezeptoragonist (LIT-001) systemisch verabreicht. Diese Substanz hat bereits nach einer einmaligen i.p. Gabe (jedoch nicht i.n.) den Rückfall nachhaltig verhindert. Um dessen Wirkungsprofil selektiv zu untersuchen, gab es weitere Versuche mit Vasopressin 2 Rezeptor Liganden (Ein Rezeptor der auch durch Lit001 stimuliert wird), die den Lit-001 Effekt nicht nachbilden konnten. Somit war es eindeutig, dass der hervorgerufene Effekt über den Oxytozin vermittelt wird. Wir haben uns deshalb entschieden die präklinische Phase II Studie (SP2-4) mit LIT-001 systemisch durchzuführen anstelle der intranaslen Gabe von Oxytozin. Diese multizentrische Studie zeigte einen starken Effekt auf das Rückfallverhalten

Abschlussbericht

In dem Projekt „AutoMap” wurde untersucht, inwieweit frei verfügbare 3D-Stadtmodelle der Detailstufe LoD2 und digitale Geländemodelle (DTM) als Grundlage für die Lokalisierung autonomer Fahrzeuge in GNSS-kritischen urbanen Umgebungen genutzt werden können. Zu diesem Zweck wurden zunächst die Grenzen abstrakter Karten in einer Simulationsumgebung analysiert. Anschließend wurde ein multimodales Sensorsystem aus LiDAR, Kameras, einem Inertialnavigationssystem und einer Datenerfassungsinfrastruktur entwickelt. Auf dieser Grundlage entstand eine semantisch-geometrische Verarbeitungspipeline zur Merkmalsextraktion sowie ein zweistufiger Lokalisierungsansatz, der eine Scan-zu-Scan-Odometrie und eine globale Scan-to-Map-Verfeinerung kombiniert. Ergänzend wurde ein mehrstufiges Human-in-the-Loop-(HITL)-Verfahren zur Generierung belastbarer Referenzdaten und zur Qualitätssicherung entwickelt. In realen Messfahrten in Hannover mit einer Streckenlänge von 7,72 km und 1,13 TB an Sensordaten konnte gezeigt werden, dass abstrakte Open-Data-Karten grundsätzlich eine belastbare Alternative zu proprietären HD-Karten darstellen. Die entwickelte Merkmalsextraktionspipeline erreichte eine Präzision von 95,04 Prozent und einen Recall von 83,74 Prozent. Für die Lokalisierung wurde gegenüber dem HITL-Benchmark ein mittlerer absoluter Trajektorienfehler von 0,27 Metern erzielt. Damit konnte die grundsätzliche Machbarkeit eines offenen, skalierbaren Lokalisierungsansatzes, der nicht auf proprietäre Karteninfrastrukturen angewiesen ist, erfolgreich nachgewiesen werden, auch wenn für einen vollwertigen Echtzeitbetrieb weitere Optimierungen erforderlich sind

GBi5S: Neuartiger Biomarker zur Diagnose des akuten Nierenversagens - BIONIS

Das akute Nierenversagen (ANV) ist ein sehr häufiges Krankheitsbild, das nicht nur kurzfristig zu schweren Komplikationen führen kann, sondern auch das Risiko für langfristige Nierenfunktions-störungen enorm steigert. Damit sind erhebliche Einschränkungen der Lebensqualität, wie z.B. durch eine Dialyse, und eine stark verminderte Lebenserwartung verbunden. Die Komplikationsrisiken sind umso höher, je später das ANV erkannt und therapiert wird. Eine möglichst frühzeitige und verlässliche Diagnose des ANV ist somit entscheidende Voraussetzung für eine effektive Behandlung und die Verhinderung von Akut- und Langzeitschäden. Dies gilt nicht nur für menschliche Patientinnen und Patienten, sondern auch für Tiere, insbesondere für Katzen und Hunde, die ebenfalls häufig unter einem ANV leiden. Die aktuell von Kliniken und Praxen weltweit eingesetzten Tests zur Diagnose eines ANV weisen eine Vielzahl von gravierenden Unzulänglichkeiten und Einschränkungen auf, die zur verspäteten und unzureichenden Therapie des ANV erheblich beitragen. Ziel des Projekts BIONIS war und ist es, diese medizinisch, gesellschaftlich und ökonomisch äußerst unbefriedigende Situation durch die Entwicklung eines innovativen diagnostischen Testverfahrens nachhaltig zu verbessern. Mit Hilfe dieses diagnostischen Tests, der auf einem neuartigen Biomarker basiert, sollen nicht nur die Lebenserwartung und Lebensqualität von Menschen und Tieren mit ANV wesentlich erhöht, sondern auch hohe Kosten im Gesundheitssystem eingespart werden. In der geförderten Sondierungsphase wurde ein strategisch-methodisches Konzept zur Entwicklung des diagnostischen Tests erarbeitet,die Schutzrechtssituation analysiert, die Marktzugangsvoraussetzungen geklärt, das Design einer Klinischen Studie entworfen, eine Markt- und Wettbewerbsanalyse erstellt, sowie ein Verwertungs- und Umsetzungsplans konzipiert

final report

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Abschlussbericht zum Projekt

Gelangen Radionuklide (RN) über den Nahrungspfad zum Menschen, können sie eine radio- und chemotoxische Gefahr darstellen. Um die Gesundheitsrisiken bei einer oralen Aufnahme von RN mit der Nahrung präzise abschätzen und wirksame Dekontaminationsverfahren anwenden zu können, ist ein Prozessverständnis der Biokinetik der RN auf zellulärer und molekularer Ebene zwingend notwendig. Das vom BMBF vom 01.07.2020 bis 31.12.2023, bzw. 30.11.2024 geförderte Verbundprojekt RADEKOR hatte zum Ziel, die Speziation und den Transfer von Radionukliden im Menschen unter besonderer Berücksichtigung von Dekorporationsmitteln zu untersuchen. Der vorliegende Bericht bezieht sich auf das Teilprojekt 02NUK057C, in dem es um die Speziation von Radium im menschlichen Verdauungstrakt unter dem Einfluss von Komplexbildnern und Dekorporationsmitteln ging. Bei einer oralen Inkorporation sind die Biofluide des Verdauungstrakts die ersten Kontaktmedien. Bisher waren noch keine Untersuchungen zur Speziation von Ra(II) im Magen-Darm- Trakt durchgeführt worden. Deshalb sollten in AP 4 die dominierenden Spezies von Ra(II) im Verdauungssystem bestimmt werden. Die Biofluide wurden nach dem internationalen Proto- koll UBM (BARGE) synthetisiert [Wragg et al. 2009; Guerra et al. 2012]. Da Ra(II) und sein Analogon Barium keine Fluoreszenzeigenschaften besitzen, wurden zur Speziationsbestim- mung massenspektrometrische Methoden (nano-ESI-MS) genutzt. Die experimentell ermittelten Ergebnisse zur Speziation von Barium und Radium in den Biofluiden des Verdauungssystems wurden mit thermodynamischen Modellierungen der Speziation verglichen. An einem ausgewählten Beispiel eines für Ra(II) bzw. Ba gängigen Dekorporationsmittels wurde die Änderung der Speziation im Verdauungstrakt experimentell untersucht und thermodynamisch modelliert. Die experimentelle Untersuchung beinhaltete die massenspektrometrische Charakterisierung des Dekorporationsmittels an sich und dessen Interaktion mit Ra(II) bzw. Ba. Für die thermodynamische Modellierung wurden Daten aus der Literatur genutzt. Für die Synthese von weiteren, nicht kommerziell erhältlichen Dekorporationsmitteln erfolgte eine gründliche Literaturrecherche. In Zusammenarbeit mit dem HZDR sollte anschließend die Untersuchung der radiumhaltigen Komplexe mit diesen Dekorporationsmitteln stattfinden, an die sich die Speziationsuntersuchungen in synthetischen Biofluiden anschließen sollten. Wei- tere Untersuchungen zielten darauf ab, die Biokinetik der Komplexe und deren Wechselwirkungen auf molekularer Ebene zu erfassen

Schlussbericht des Teilvorhabens : BMBF-Verbundprojekt: MANNHEIM-KI4BoardNet

Entwicklung und Planung von autonomen und teilautonomen Prozessen zur Reduzierung der Fertigungszeit von Kabelbaumkomponenten. Im Rahmen des Projekts wurde ein besonderer Fokus auf die Erhöhung der Produkt- und Prozesssicherheit für den Anwender gelegt. Ebenso wurde die Nachhaltigkeit der Materialien sowie der Einsatz energiesparender Ressourcen bei der Herstellung stets berücksichtigt. Durch die Integration neuer Konzepte in Form von intelligenten autonomen und teilautonomen Prozessen konnten viele Funktionen erstmals im Zusammenspiel mehrerer Komponenten in der Fertigung verifiziert werden. Zuvor waren Softwarelösungen in ihrer Funktionalität begrenzt und mussten in der Regel manuell durch Mitarbeiter überprüft werden. Dies war durch die neuen Prozesse nur noch eingeschränkt notwendig, da sich die Funktion nun aus dem Zusammenspiel eines Analysetools und einer Fertigungsmaschine ergab. Modelle von Kabelkonfektionen, die in einen virtuellen Zwilling des Bordnetzes integriert wurden, erwiesen sich als essenziell für die Verifizierung der Fertigung. Daraus ergaben sich eine Reihe bislang ungelöster Problemstellungen. Virtuelle Zwillinge mussten mit einer bisher nicht benötigten Komplexität aufgebaut werden. Damit ein solch komplexer digitaler Zwilling sinnvoll zur Überprüfung von Fertigungsmöglichkeiten eingesetzt werden konnte, musste er performant sein. Dies bedeutete, dass die Modelle der Kabelstränge effizient modelliert werden mussten. Je nach Komponente wurden dafür optimierte Modellierungstechniken angewendet. Der Aufwand für die Modellerstellung und Validierung war beträchtlich. Gleichzeitig war es erforderlich, Kabelmodelle unterschiedlicher Teilabschnitte des Fahrzeuges zu integrieren. Um dies zu ermöglichen, wurden definierte Schnittstellen geschaffen. Neben der Hardware spielte di

Schlussbericht zum Teilvorhaben der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden: "Federated Learning zur Gewinnung von Rechenzeit effizienten KI- Modellen zur Beschreibung des Verhaltens elektronischer Komponenten"

Das im Jahr 2023 gestartete und von der EU und nationalen Behörden geförderte Forschungsprojekt „PowerizeD“ (Digitalization of Power Electronics Applications within Key Technology Value Chains) hat sich zum Ziel gesetzt, neue Technologien für eine digitalisierte und intelligente Leistungselektronik zu entwickeln. Dadurch soll eine nachhaltige und resiliente Energieerzeugung, -übertragung und -anwendung ermöglicht werden. Angestrebt wird eine ganzheitliche Optimierung aller Funktionen der Komponenten der Leistungselektronik. Durch die Erhöhung des Grads der mechanischen und elektrischen Integration, den Einsatz neuer Schaltungsmodelle, fortschrittlicher Regelungsstrategien sowie künstlicher Intelligenz soll ein robuster und zuverlässiger Betrieb der Systeme der Leistungselektronik gewährleistet werden. Zur Umsetzung dieser Ziele arbeiten 61 Partner zusammen, die die gesamte Wertschöpfungskette – vom Material bis hin zum „System von Systemen“ – abdecken. Diese domänenübergreifende Forschung und Innovation eröffnet erhebliche wirtschaftliche und gesellschaftliche Mehrwerte für die Europäische Union. Die Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden (OTH AW) erforschte im Rahmen des Teilvorhabens „Federated Learning zur Gewinnung von Rechenzeit effizienten KI-Modellen zur Beschreibung des Verhaltens elektronischer Komponenten“ den Einsatz von föderiertem Lernen (engl. Federated Learning, FL) in den Bereichen Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik. Federated Learning ermöglicht den Austausch von Informationen, ohne dass vertrauliche Daten preisgeben werden müssen. Durch die Weitergabe von Informationen in aggregierter Form entlang der Wertschöpfungskette sollen die Partner erstmals in die Lage versetzt werden, gemeinsame Zuverlässigkeits- und Robustheitsmodelle zu entwickeln und zu nutzen, ohne die zugrunde liegenden sensiblen Daten teilen zu müssen. Ziel der OTH AW war es, dies am Beispiel der Restlebensdauer-schätzung von Lithium-Ionen-Antriebsbatterien im Rahmen des Anwendungsfalls (engl. Use Case, UC) UC1.7 „System of Systems“ zu demonstrieren. Zur Umsetzung dieser Ziele entwickelte die OTH AW ein generalisiertes Federated-Learning-System. Dieses ermöglicht es mehreren Projektpartnern, heterogene Datensätze unterschiedlicher Anwendungsbereiche zusammenzuführen, um ein allgemeingültiges, KI-basiertes Vorhersagemodell zur Schätzung der verbleibenden Restlebensdauer zu trainieren. Innerhalb dieser föderierten Systemarchitektur wurden geeignete Datenschutzmechanismen konzeptioniert und umgesetzt, um den Schutz sensibler Daten zu gewährleisten. Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit realer Lebensdauerdaten von Lithium-Ionen-Batterien wurden synthetische Alterungsdatensätze mittels physikbasierter numerischer Simulationen generiert. Diese Datensätze wurden einerseits für das Training, die Weiterentwicklung und die Validierung der KI-Modelle für die FL-basierte Restlebens-dauerschätzung verwendet. Andererseits dienten sie als Grundlage für die Entwicklung eines metamodellbasierten Batteriealterungsmodells. Dieses Modell bildet die Alterung rechenzeit-schonend durch statistische Auswertung der Batteriebelastung nach, welches als Digitaler Zwilling einer Fahrzeugbatterie in eine EV-Gesamtfahrzeugsimulation integriert wurde. Zur praktischen Erprobung der entwickelten FL-Methoden in einer verteilten Systemarchitektur wurden sowohl das Fahrzeugmodell als auch die Federated-Learning-Komponenten hinsichtlich der Ausführung auf Edge-Geräten, also Geräten mit begrenzten Rechenressourcen, optimiert. Zur Veranschaulichung und Evaluierung der Vorteile der föderierten Restlebensdauerschätzung wurde ein Demonstrator entwickelt und aufgebaut. Anhand einer simulierten Fahrzeugflotte, die zum Teil auf Edge-Geräten ausgeführt wurde, um die lokale Verarbeitung der Daten auf realitätsnahen Rechenplattformen zu veranschaulichen, konnte das föderierte Lernen abschließend demonstriert werden.The aim of the PowerizeD project was to develop technologies for digitalised and intelligent power electronics for sustainable and resilient energy generation, transmission and utilisation. By increasing the degree of mechanical and electrical integration of control, driver and switching functionality within a single component, the project aimed to enable, for the first time, a holistic optimisation of all power switch functionalities. This is intended to reduce power loss, extend the service life of devices and systems, reduce chip sizes and accelerate development time. Novel circuit models, advanced control strategies and artificial intelligence were to be employed for this purpose. PowerizeD therefore relies, among other things, on federated learning to utilise confidential and protected data along the value chain for collaborative optimisation. The use of digital twins based on physical models is intended to enable the real-time monitoring and control of power electronic devices. Cross-domain key components are also to be researched and demonstrated across a broad range of applications. The overall PowerizeD consortium comprised a total of 61 partners from 13 European countries and included leading vehicle manufacturers/OEMs, Tier 1 suppliers, semiconductor manufacturers, as well as other value chain partners such as technology integrators, universities and research institutes. The work carried out by OTH Amberg-Weiden focused on the development of a generalised federated learning system for estimating remaining useful life, which enables several project partners to jointly train a powerful AI-based predictive model. In addition to integrating heterogeneous datasets, a key focus was on the design and implementation of data protection mechanisms within the system architecture. To this end, privacy-preserving methods were applied to protect sensitive data. The focus of the remaining lifespan estimation was on lithium-ion batteries in vehicles. Due to the limited availability of lifespan data, synthetic ageing data for lithium-ion batteries was generated using physics-based simulations for a wide variety of load profiles, such as the WLTC driving cycle. This data was also used to develop a digital twin of the vehicle battery. Ageing is simulated using a metamodelling approach based on the statistical analysis of the cell state. Finally, a demonstrator was developed to illustrate the use of federated learning for estimating the RUL of lithium-ion batteries in electrified vehicles. To this end, a distributed system comprising a large number of simulated vehicles was set up. In particular, this enabled the optimisation of the digital twin and the federated learning components with regard to execution on edge devices to be demonstrated. The knowledge acquired in the PowerizeD project by OTH AW will be incorporated into further research projects beyond the university’s teaching activities, thereby enabling the knowledge gained to be expanded and deepened. A follow-up project was successfully secured during the PowerizeD project period. The topics addressed by the university in PowerizeD – confidential distributed learning and the estimation of the remaining service life of lithium-ion batteries – remain highly topical. OTH AW therefore sees enormous potential for further scientific collaboration

Schlussbericht : Verbund: 05P2021 - R&D Beschleuniger (Diagnose)

Das Ziel des Vorhabens war es, neuartige Diagnosesysteme für die longitudinale Strahldiagnose zu entwickeln, deren Einsatzmöglichkeiten die Inbetriebnahme bestehender und zukünftiger Hadronenbeschleunigern wesentlich vereinfachen und einen optimalen Betrieb sicherstellen. Im Vorhaben DIAGNOSE-PASST-THM wurde zum einen ein neuartiger GHz–Diffraktionsstrahlungsmonitor basierend auf der Detektion von kohärenter Diffraktionsstrahlung im GHz-Bereich (GTR) für die zerstörungsfreie Messung des longitudinalen Strahlprofils für nicht relativistische Strahlen in Hadronen-Linacs erforscht. Die Messung des longitudinalen Phasenraums ist für Inbetriebnahme und Betrieb mehrerer bevorstehender Linacs, wie Beispielsweise das UNILAC-Upgrade, der pLINAC und der CW-LINAC (HELIAC), in der FAIRAnlage sowie für LHC von wesentlicher Bedeutung. Zum anderen wurden neuartige Fast Faraday Cups (FFCs) entwickelt, die mit additiver Fertigung hergestellt werden und eine besonders hohe zeitliche Auflösung bei der Bestimmung der longitudinalen Ladungsverteilung von Teilchenstrahlen ermöglichen. Durch koaxiale Miniaturdesigns und 3D‑Druck‑Technologien werden eine verbesserte elektromagnetische Performance sowie eine präzise Strahldiagnose an Beschleunigern wie dem UNILAC bei GSI ermöglicht