Methodology for a computer-aided probabilistic assessment of structures basing on structural health monitoring

Gelegentlich macht der Zustand der ca. 120.000 Straßenbrücken in Deutschland öffentlichkeitswirksam Schlagzeilen. Ein Großteil dieser Bauwerke stammt aus den 1960er und 1970er Jahren und zeigt teilweise mehr oder weniger starke Schäden, die beschränkten Mittel der öffentlichen Hand führen aber dazu, dass anstehende Sanierungsmaßnahmen nur dann ausgeführt werden, wenn sie zwingend erforderlich sind. In Deutschland erfolgt die Bewertung des Zustands von Brücken durch qualifizierte Inspektoren im Rahmen von visuellen Bauwerksprüfungen im Abstand von 3 bzw. 6 Jahren. Die visuelle Prüfung birgt immer die Gefahr, dass Schäden übersehen werden oder ihr Umfang unterschätzt wird. Eine Möglichkeit zur Optimierung bieten die Technologien des Bauwerksmonitorings, da die gemessenen Werte zur Erkennung von Änderungen im Tragsystem bzw. dem Anwachsen von Schädigungen eingesetzt werden und damit als Grundlage für weitere Entscheidungen dienen können. In dieser Arbeit wird eine Methodik erarbeitet, die einerseits eine lebensdauerbegleitende probabilistische Bauwerksbewertung unter Verwendung von Daten aus dem Bauwerksmonitoring erlaubt und andererseits aus den Berechnungsergebnissen Informationen für die Durchführung bzw. Optimierung der Überwachungsmaßnahmen gewinnt. Neben der Bewertung des aktuellen Bauwerkszustands kann auf Grundlage der Messdaten auch seine zukünftige Entwicklung prognostiziert werden, was bei der Planung weiterer Monitoringmaßnahmen berücksichtigt wird. Die entwickelte Methodik stützt sich auf etablierte komplexe Verfahren der Systemzuverlässigkeitsanalyse, die für die Anwendung auf reale Bauwerke und die Einbeziehung von Daten aus dem Monitoring angepasst, zum Teil vereinfacht und optimiert wurden. Um die Anwendung der Methodik zu erleichtern, wird sie in das Programmsystem PROBILAS (“Probabilistic Lifetime Assessment”) integriert. Die Architektur des Programmsystems und Fragen der programmtechnischen Umsetzung waren ebenfalls Gegenstand der Arbeit.From time to time the condition of public infrastructure in Germany gets negative media coverage. The majority of the structures of concern have been constructed in the 1960s and 1970s and show more or less significant damages, but limited funds in the public sector lead to the fact that only urgent measures can be carried out. In Germany, the actual life-cycle management procedures provide for that bridges are inspected in mainly visual inspections every 3 to 6 years. The disadvantage of visual inspection is always the possible oversight of small deteriorations or the misinterpretation of their extensiveness. A possible improvement of the situation can be achieved by the application of the technologies of structural health monitoring (SHM). Measured data from SHM can be used to recognize changes in the load bearing system of structures or the further increase of damage and deterioration and can be used as a basis for further decisions. The subject of this work is the development of a methodology for the probabilistic assessment of structures basing on measured data from SHM. In a second step, the results from the probabilistic assessment are used to deduce information for the necessary amount of SHM. Apart from the assessment of the actual state of the structure, its development in the future is estimated from the measured data, too. These results are included in the decisions regarding the SHM measures as well. Well known methods of system reliability analysis have been adapted and partially simplified for the usage with data from SHM. The developed methodology and the different procedures for the analysis of data as well as the decision support for the planning of SHM measures have been implemented into a program system called PROBILAS (“Probabilistic Lifetime Assessment”) to ensure a simplified and guided application. The architecture of the program system as well as special questions regarding the implementation were other aspects of this work

Zuverlässigkeit von piezoelektrischen Mehrschicht-Aktoren in der Adaptronik

Die Auswirkungen von Umweltlasten auf die Lebensdauer von piezoelektrischen Mehrschicht-Aktoren (PMA) in adaptronischen Anwendungen sind bislang noch nicht hinreichend untersucht, um während des Entwicklungsprozesses fundierte Aussagen über die zu erwartende Zuverlässigkeit des Gesamtsystems treffen zu können. Konventionelle Ansätze, zur Bestimmung der anwendungsabhängigen PMALebensdauer basieren auf zeit- und kostenintensiven experimentellen Versuchsreihen, welche die Entwicklung und Verbreitung adaptronischer Systeme bremsen. In dieser Arbeit werden die Einflüsse von Umwelt- und Lastparametern auf PMA untersucht und quantifiziert, sowie die in adaptronischen Anwendungen typischen Lasten charakterisiert und möglichen Fehlermechanismen gegenübergestellt. Es wird ein systematisches Vorgehen entwickelt und demonstriert, abhängig vom verfügbaren Expertenwissen ausstehende Daten zu erfassen, auszuwerten und zu verifizieren. Anschließend wird gezeigt, dass die Weibullanalyse ein geeignetes Mittel darstellt, um die PMA-Zuverlässigkeit zu bestimmen und zu beschreiben. Die untersuchten Parameter Feuchte, Temperatur und anregendes elektrisches Feld haben alle einen deutlichen Einfluss auf die Abnahme des Isolationswiderstandes und somit auf die Degradation der betrachteten PMA. Der Einfluss der relativen Feuchte ist dominant und imstande die Lebensdauer der PMA um mehrere Größenordnungen zu reduzieren. Die verwendeten Sawyer-Tower-Kreise stellen ein geeignetes Messmittel dar, um während des Betriebs der PMA die Degradation in Echtzeit zu messen. Der zeitliche Verlauf der Degradation ist nach einer Einschwingphase logarithmisch und verhält sich, innerhalb des betrachteten Parameterbereichs qualitativ gleich, was darauf schließen lässt, dass die physikalischen und chemischen Prozesse, die letztlich zur Degradation führen, im gesamten Parameterbereich gleich sind. Aufbauend auf dieser Erkenntnis wird ein strukturierter Ablaufplan entwickelt, welcher die Übernahme vorhandenen Expertenwissens in verschiedenen Stufen ermöglicht, und so den experimentellen Aufwand reduzieren hilft. Zur Verifizierung wird ein neuartiges Testverfahren vorgestellt. Dieses nutzt stufenweise ansteigende Lasten an einzelnen Proben, um die Einflüsse der Lastparameter zu quantifizieren und so die Einflüsse statistischer Effekte auf die Ergebnisse zu reduzieren. Der entwickelte Ablaufplan ist zur Zuverlässigkeitsbestimmung weiterer PMA geeignet und erlaubt frühzeitig Erkenntnisse darüber, welche der in dieser Arbeit gewonnenen Zwischenergebnisse auf ein anderes System oder eine andere Anwendung übertragen werden können. Hierdurch können weitere Einsparpotenziale gegenüber konventionellen Ansätzen zur Bestimmung der PMA-Zuverlässigkeit gehoben werden. Der experimentelle Aufwand, der zur Bestimmung der PMA-Zuverlässigkeit in dieser Arbeit betrieben wurde, ist um mindestens eine Größenordnung geringer, als bei vergleichbaren vorangegangenen Arbeiten

Ein Beitrag zur Messung statischer und dynamischer Eigenschaften von elektro-magneto-mechanischen Energiewandlern und deren Komponenten

In dieser Arbeit werden, aufbauend auf bekannten Verfahren, neue Methoden zur Messung magnetischer Eigenschaften abgeleitet. Die Besonderheit des hier beschriebenen Messverfahrens im Vergleich zu herkömmlichen besteht darin, dass die magnetischen Eigenschaften elektromagnetischer Aktoren mit frei wählbarer Ansteuerung über die im Aktor enthaltene Spule bestimmbar sind. Neben Antriebselementen können auch genormte Proben und ein breites Spektrum an ferromagnetischen Bauteilen mit der Induktionsmethode im Wechselfeld gemessen werden. Durch das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte adaptive Reglerkonzept ist die Realisierung eines kostengünstigen Messgeräts möglich. Neben dem Reglerkonzept werden die zur Realisierung des Verfahrens benötigten elektronischen Komponenten beschrieben. Das Potential des entstandenen Demonstrators wird an Messbeispielen aus den Bereichen Entwicklung, Produktion und Applikation elektromagnetischer Aktoren aufgezeigt.Most electric actuators which are used today are electromagnetic ones. The constantly increasing quality requirements for those actuators necessitate a system of total quality management. Such an approach includes monitoring quality during design phase, during production and in the application phase. This thesis presents new methods for a versatile measurement setup to facilitate the determination of magnetic properties of soft magnetic products by using their intrinsic sensor properties. In contrast to existing methods of measurement, the magnetic properties of electromagnetic actuators may be identified under arbitrary magnetizing conditions via the actuator's field coil. Additionally, standard material specimens and a variety of ferromagnetic components are measureable in an alternating magnetic field. Due to the proposed adaptive feedback concept, a cost-efficient design of the measurement device is possible. Together with the temperature-compensated field-coil measurement method, a wide range of inductive loads can be tested. In addition to the feedback concept, all necessary electronic components are discussed. The capability of the existing prototype is demonstrated with example measurements chosen from typical application domains, as may be encountered in the development, production and application of electromagnetic actuators. Furthermore, the dynamic energy conversion of electro-magneto-mechanical actuators is analyzed under consideration of hysteresis and eddy current losses.Bei dem größten Teil der gegenwärtig eingesetzten Aktoren handelt es sich um elektromagnetische Energiewandler. Die stetig steigenden Anforderungen an diese Aktoren erfordern seitens der Hersteller ein umfassendes System zur Qualitätssicherung. Ein derartiger Ansatz reicht von der Entwicklung des Aktors über die Produktion bis hin zur Überwachung der fertigen Produkte in der Anwendung. Dabei sind Verfahren zur Bestimmung der Beschaffenheit der Produkte von entscheidender Bedeutung. In dieser Arbeit werden, aufbauend auf bekannten Verfahren, neue Methoden zur Messung magnetischer Eigenschaften abgeleitet. Mit diesen neuen Messmethoden ist es möglich, die Beschaffenheit weichmagnetischer Erzeugnisse durch deren innere sensorische Eigenschaften zu überwachen. Die Besonderheit des hier beschriebenen Messverfahrens im Vergleich zu herkömmlichen besteht darin, dass die magnetischen Eigenschaften elektromagnetischer Aktoren mit frei wählbarer Ansteuerung über die im Aktor enthaltene Spule bestimmbar sind. Neben Antriebselementen können auch genormte Proben und ein breites Spektrum an ferromagnetischen Bauteilen mit der Induktionsmethode im Wechselfeld gemessen werden. Durch das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte adaptive Reglerkonzept ist die Realisierung eines kostengünstigen Messgeräts möglich. Zusammen mit der temperaturkompensierten Einspulenmessung ist eine Vielfalt induktiver Proben messbar. Neben dem Reglerkonzept werden die zur Realisierung des Verfahrens benötigten elektronischen Komponenten beschrieben. Das Potential des entstandenen Demonstrators wird an Messbeispielen aus den Bereichen Entwicklung, Produktion und Applikation elektromagnetischer Aktoren aufgezeigt. Ferner wird anhand von Messergebnissen die in elektro-magneto-mechanischen Aktoren stattfindende, verlustbehaftete dynamische Energiewandlung untersucht

Development of a continous casting monitoring system

Entwicklung eines Überwachungssystems für Strangguss – Kokillen Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird ein neues Überwachungskonzept für hydraulisch angetriebene Strangguss – Kokillen vorgestellt, das die bewährte thermische Überwachung von Kokillen um ein zu entwickelndes Überwachungsverfahren der Reibkräfte zwischen Kokille und Strang ergänzt. Anhand von Prüstandversuchen wurden verschiedene Ansätze zur Erfassung der Reibkraft bewertet. Die hierbei durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass das Hystereseverfahren, das den Flächeninhalt der durch die Antriebskraft und den Hub aufgespannten Hysterese als Reibungsäquivalent nutzt, die gestellten Anforderungen an die quantitative Darstellung der Reibungsverhältnisse erfüllt und darüber hinaus als Indikator für weitere Anlagenfehler wie z.B. Lose im Antriebsstrang genutzt werden kann In einer anschließend durchgeführten Feldstudie in einer Stranggießanlage wurden die Veränderungen der Reibkraft, die mittels Hystereseauswertung gewonnen wurde, unter den unterschiedlichsten Prozessparametern untersucht. Zur Anlage eines repräsentativen Datenstammes von Reibkraftverläufen wurde ein Datenlogger programmiert und in der Stranggießanlage installiert. Der auf diese Weise generierte Datenstamm bildet die Grundlage eines Systementwurfes für ein kombiniertes Reibkraft / Temperatur - Überwachungssystem für hydraulisch angetriebene blattfedergelagerte Kokillen. Hierbei wurde das vom Anlagenbetreiber verwendete Regelgerüst zur Beurteilung der Kokillenwandtemperaturen in einen durch die Reibkraft und deren zeitlichen Ableitungen ergänzten Fuzzy – Klassifikator eingearbeitet. Die Entwicklung eines Neuro – Klassifikators, der radiale Basisfunktionen als Aktivierungsfunktionen verwendet, ermöglicht die Überwachung der mechanischen Komponenten von Blockkokillen, die nur durch einen Hydraulikzylinder angetrieben werden. Die durch die Zusammenführung entstehenden Synergieeffekte führen zu einer Verbesserung der Diagnosesicherheit. Durch die frühzeitige Detektion von Änderungen in den Reibungsverhältnissen zwischen Strang und Kokille können Kleber vermieden werden, die zur Abqualifikation der Brammenabschnitte führen. Die rechtzeitige Initiierung von Gegenmaßnahmen durch das Überwachungssystem erhöht die Produktivität der Stranggussanlage

Detektion und Klassifikation von Krafteinwirkungen auf die Fahrzeugaußenhaut auf Grundlage piezoelektrischer Signale

Die Vision dieses Forschungsprojektes ist die Überwachung der Außenhaut eines abgestellten Fahrzeuges. Das Ziel besteht in einer automatischen Detektion und Klassifikation von Krafteinwirkungen, um dem Fahrzeughalter ein Gefühl von Sicherheit zu vermitteln, wenn er nicht in direkter Umgebung seines Fahrzeuges ist. Die Schwerpunkte dieser Dissertation umfassen die Konzept- und Algorithmenerstellung eines automatisierten Überwachungssystems der Fahrzeugaußenhaut

IT-Forschung 2006

Investitionen in Bildung und Forschung sind Grundlage für Wachstum, Beschäftigung und gesellschaftlichen Fortschritt. Besonders in zentralen Innovationsfeldern des 21. Jahrhunderts, wie der Informations- und Kommunikationstechnik, die hohe Markt- und Beschäftigungspotenziale aufweisen, zunehmend alle gesellschaftlichen Bereiche durchdringen und den wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Strukturwandel vorantreiben, ist Forschung Voraussetzung für die internationale Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands. Die Bundesregierung hat mit dem Aktionsprogramm „Innovation und Arbeitsplätze in der Informationsgesellschaft des 21. Jahrhunderts“ den Grundstein für Deutschlands Weg in die Wissensgesellschaft gelegt. Dabei wurde der Informations- und Kommunikationstechnik in Bildung und Forschung Priorität eingeräumt. Mit dem Handlungskonzept „Anschluss statt Ausschluss – IT in der Bildung“ hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Jahr 2000 die notwendigen bildungspolitischen Schwerpunkte gesetzt. Mit dem vorliegenden Förderprogramm „IT-Forschung 2006“ stellt das Bundesministerium für Bildung und Forschung die programmatischen Weichen für die Forschungförderung im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik für den Zeitraum 2002–2006

Proceedings. 22. Workshop Computational Intelligence, Dortmund, 6. - 7. Dezember 2012

Dieser Tagungsband enthält die Beiträge des 22. Workshops "Computational Intelligence" des Fachausschusses 5.14 der VDI/VDE-Gesellschaft für Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) der vom 6. - 7. Dezember 2012 in Dortmund stattgefunden hat. Die Schwerpunkte sind Methoden, Anwendungen und Tools für - Fuzzy-Systeme, - Künstliche Neuronale Netze, - Evolutionäre Algorithmen und - Data-Mining-Verfahren sowie der Methodenvergleich anhand von industriellen Anwendungen und Benchmark-Problemen

Entwicklungsumgebung für den rechnerunterstützten Entwurf von Mikrokomponenten

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Konstruktionsumgebung für den rechnerunterstützten Entwurf mikromechanischer Komponenten auf der Grundlage des naßchemischen, anisotropen Tiefenätzens von monokristallinem Silizium entwickelt. Die Inhalte spannen einen Bogen vom Stand der Konstruktionsmethodik mikrotechnischer Systeme über die Konzeption und Implementierung einer neuen Entwurfssystematik bis hin zu deren Einsatz im Entwurf einer komplexen mikromechanischen Funktionsstruktur. Das Konzept der Umgebung trägt der Tatsache Rechnung, daß bislang kaum standardisierte mikrotechnische Bauteile am Markt verfügbar sind und sich daher primär die Aufgabe einer Neukonstruktion und Charakterisierung seiner Funktionskomponenten stellt. Die Komplexität und Heterogenität mikrotechnischer Bauelemente verhinderte bislang die einheitliche und überschaubare Integration einer rechnerunterstützten Entwicklung mikrotechnischer Komponenten und Systeme. Dem Funktionskonzept des mikrotechnischen Bauteils steht zudem vielfach ein restriktiver Einfluß der Fertigungstechnologie auf den Gestaltungsraum gegenüber. Die derzeit praktizierte, analytische Entwurfsmethodik, ausgehend vom Layout einer zweidimensionalen Maske auf die dreidimensionale (3D) Mikrostruktur zu schließen, ist daher schwierig und fehlerträchtig. Im Fall des anisotropen Ätzens gilt dieses insbesondere für komplexe Strukturen, deren Form nicht direkt aus dem Si-Kristall abgeleitet werden kann. In der Entwurfspraxis führt dies häufig zu einer Einengung des theoretisch nutzbaren Gestaltungsraums. Vor diesem Hintergrund realisiert die Konstruktionsumgebung folgende Zielsetzungen: - anwendergerechte Abbildung und Steuerung des Entwurfsablaufs anisotrop geätzter Mikrostrukturen und Dekomposition der Entwurfsaufgabe im Rahmen eines einheitlichen Integrationskonzepts der vorhandenen Entwurfswerkzeuge sowie Unterstützung einer kooperativen Aufgabenbearbeitung der Entwurfsaufgabe auf der Basis eines Workflow-Managementsystems. Das workflowbasierte Organisationskonzept der Umgebung unterstützt die einheitliche Integration weiterer domänenspezifischer Konstruktionsabläufe. - Verbesserung der Gestaltungsmethodik mikromechanischer Funktionskomponenten und Erweiterung des technologischen Anwendungsspektrums der anisotropen Ätztechnik durch die teilweise Umkehrung des klassischen Entwurfs-Grundformalismus. Grundlage ist die Entwicklung eines neuenWerkzeugs zur automatisierten Synthese lithographischer Maskenlayouts aus der 3DKomponentenbeschreibung (Layoutsynthese) auf der Basis genetischer Algorithmen. Die Layoutsynthese nutzt hierzu einen in die Konstruktionsumgebung integrierten Ätzsimulator. Das Programmsystem ist langfristig auf die Angliederung weiterer, lithographieorientierter Prozeßsimulationen ausgelegt. - Implementierung eines durchgängigen Informationsflusses im Entwurfsprozeß, ausgehend von der funktionalen Konzeption bis hin zur strukturellen Verifikation des Bauteils. Die Realisierung erfolgt im wesentlichen durch die Entwicklung einer Transformation der Ätzsimulationsergebnisse in ein Geometriemodell der Finite-Elemente-Methode auf der Grundlage rekursiver Octree- Datenstrukturen. Der Ansatz schließt die Lücke in der von der Entwurfssystematik unterstützten Wechselbeziehung einer zugleich technologie- und strukturorientierten Gestaltentwicklung mikromechanischer Funktionselemente. Zur Demonstration der Effektivität der Konstruktionsumgebung wird anhand des Entwurfs eines aus Sicht der Prozeßtechnik komplexen mikromechanischen Funktionsstruktur der Nutzen der Entwurfsmethodik und seiner Implementierung im Rahmen der vorliegenden Konstruktionsumgebung nachgewiesen. Die simulatorischen und technologischen Ergebnisse des Beispiels verdeutlichen insbesondere die erweiterten Gestaltungsmöglichkeiten anisotrop geätzter Mikrostrukturen

Virtuelle Realitäten für die chirurgische Ausbildung: Strukturen, Algorithmen und ihre Anwendung

Die vorliegende Arbeit beschreibt Strukturen und Algorithmen zum Bau virtueller Realitäten für die chirurgische Ausbildung. Anwendungsbeispiel ist die Software des Augenoperationssimulators EyeSi; alle Verfahren wurden aber in größerer Allgemeinheit für die Softwarebibliothek VRM (Virtuelle Realität in der Medizin) implementiert. (1) Datenrepräsentation: Zu Repräsentation der Daten einer virtuellen Welt wird ein gerichteter Multigraph mit attributierten Knoten und gefärbten Kanten vorgeschlagen. Die strukturelle Information wird in knotenzentrierten Adjazenzlisten gespeichert. Um schnellen sequentiellen Zugriff zu ermöglichen, können einzelne Attribute in zusammenhängenden Speicherbereichen abgelegt werden. Mit Hilfe einer dünnen Zugriffsschicht werden Sichten auf Subgraphen definiert, innerhalb derer Typsicherheit und Zugriffsschutz gewährleistet sind. Ausdrucksmächtigkeit und Zugriffsgeschwindigkeit des Datenformats ermöglichen es, alle Informationen über die virtuelle Welt auf einheitliche Weise zu repräsentieren -- die inneren Strukturen der Objekte genauso wie szenegraphähnliche Beziehungen der Objekte untereinander. (2) Softwarearchitektur: Die Software für einen VR-Simulator wird in die Komponenten I/O (VR-Interfaces), Simulation (Berechnung der physikalischen Vorgänge) und Systemsteuerung (GUI, Benutzerverwaltung, Multimedia-Ausgabe) aufgeteilt. Die Komponenten werden auf logische und softwaretechnische Weise getrennt, so dass die Softwareentwicklung in unabhängigen Teilprojekten erfolgen kann. Die Datenströme zwischen den Komponenten können umgeleitet werden. Dies ermöglicht es beispielsweise, Trainingssitzungen aufzuzeichnen und wiederzugeben, mehrere Simulatoren miteinander zu koppeln oder den grafischen Renderer auszutauschen. Anhand bestehender psychologischer Untersuchungen wird eine VR-Echtzeitbedingung definiert. Auf der Basis von Laufzeitmessungen wird diskutiert, unter welchen Bedingungen die VR-Echtzeitbedingung auch auf Standard-PCs erfüllt werden kann. Es wird vorgeschlagen, zeitintensive Vorgänge auf unabhängige, aber synchron arbeitende Subsysteme auszulagern. EyeSi setzt diesen Vorschlag bei der Kollisionserkennung mit Grafikoperationen sowie bei der FPGA-basierten Bildverarbeitung des Trackingsystems um. (3) Gewebeinteraktion: Der erste Schritt bei der Berechnung einer Gewebeinteraktion ist die Erkennung der Kollision zwischen einem Instrument und einem Gewebestück. Standard-Verfahren sind häufig ungeeignet, da sie die möglichen Objektformen zu sehr einschränken oder eine zeitaufwändige Vorberechnung benötigen. Es wurde daher ein bildbasiertes Verfahren entwickelt, das auf einem Vorschlag von Myszkowski et al. (1995) basiert. Es wird gezeigt, dass unter bestimmten Bedingungen ein lokales Konvexitätskriterium gilt, mit dessen Hilfe ein Rendering-Schritt eingespart werden kann. Durch Berücksichtigung der vorgegebenen Interaktions- und Deformationsrichtungen entfällt ein weiterer Rendering-Schritt. Für die Berechnung von Deformationsvektoren werden die z-Buffer-Einträge genutzt, kollidierende Polygone werden über eine eindeutige Färbung im Color-Buffer identifiziert. Es wird gezeigt, dass mit diesem Ansatz Kollisionserkennung und -antwort in EyeSi schnell genug berechnet werden können. Es wird diskutiert, wie bei der Kollisionsantwort Oszillationen und daraus resultierende numerische Instabilitäten vermieden werden können. Für die Gewebedeformation stellt die VRM-Bibliothek FEM-Verfahren, ChainMail- und Feder-Masse-Modelle zur Verfügung. Es werden verschiedene Integrationsmethoden für Feder-Masse-Modelle diskutiert. Um bei expliziter Integration den Stabilitätsbereich zu vergrößern, wird die Dehnungskorrektor von Provot (1995) mit einer Feder-Sortierung verbunden. Zur lokalen Gitterverfeinerung wird ein einfaches Verfahren vorgestellt. (4) EyeSi: EyeSi ist eine virtuelle Realität zum Training von Augenoperationen. Es werden alle wesentlichen Aspekte einer realen Operation nachgebildet: ein stereoskopisches Display ersetzt das Stereomikroskop. Originalgetreue Instrumente werden in einem Metallauge bewegt; die Positionen der Objekte werden mit einem optischen Trackingsystem gemessen. Ein PC übernimmt die Verwaltungsaufgaben des Systems: Benutzerverwaltung, GUI-Steuerung über einen Touchscreen, Kontrolle, Auswertung und Aufzeichnung von Trainingsläufen, realistische 3D-Visualisierung über einen eigenen Renderer sowie generische Routinen für die Instrument-Gewebe-Interaktion. Innerhalb dieses Rahmens sind verschiedene Trainingsmodule implementiert, die dem angehenenden Chirurgen nicht nur grundlegende manuelle Fähigkeiten vermitteln, sondern die Durchführung vollständiger Operationen gestatten. Durch die realistische Gewebesimulation und das aufwändige VR-Interface ist eine überzeugende virtuelle Realität entstanden, die bereits in der ophthalmochirurgischen Ausbildung im Einsatz ist