Neural networks for trajectory evaluation in direct laser writing

Material shrinkage commonly occurs in additive manufacturing and compromises the fabrication quality by causing unwanted distortions or residual stresses in fabricated parts. Even though it is known that the resulting deformations and stresses are highly dependent on the writing trajectory, no effective strategy for choosing suitable trajectories has been reported to date. Here, we present a path to achieve this goal in direct laser writing, an additive manufacturing method based on photopolymerization that commonly suffers from strong shrinkage-induced effects. First, we introduce a method for measuring the shrinkage of distinct direct laser written lines. We then introduce a semi-empirical numerical model to capture the interplay of sequentially polymerized material and the resulting macroscopic effects. Finally, we implement an artificial neural network to evaluate given laser trajectories in terms of the resulting part quality. The presented approach proves feasibility of using artificial neural networks to assess the quality of 3D printing trajectories and thereby demonstrates a potential route for reducing the impact of material shrinkage on 3D printed parts

Perioperative Risikofaktoren für ein verschlechtertes Überleben bei postoperativer Sepsis: Bedeutung von Hypothermie und Unterernährung im Rattenmodell

Trotz erheblicher Fortschritte in der Intensivmedizin und Forschung, stellt das Krankheitsbild der Sepsis aufgrund stetig steigender Inzidenz und nur marginal zurückgehender Mortalität ein immer wichtiger werdendes Problem auf der Intensivstation dar. Insbesondere Patienten, die großen abdominalchirurgischen Eingriffen unterzogen werden, sind gefährdet eine postoperative Sepsis zu entwickeln, of mit infauster Prognose. Da zurzeit eine kausale Therapie der Sepsis limitiert ist und die Mittel der Intensivmedizin begrenzt sind, erscheint es wichtig, Risikofaktoren für ein verschlechtertes Sepsisoutcome zu kennen. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese modifizierbar sind. Auch für die Planung und Durchführung klinischer Studien ist die Kenntnis von Risikofaktoren wichtig, da ein Nichtbeachten dieser die Interpretierbarkeit der Ergebnisse einschränkt. In dieser Dissertation wurde die Bedeutung von perioperativer milder Hypothermie (32°C) und chronischer Unterernährung als Risikofaktoren für ein verschlechtertes postoperatives Sepsisüberleben evaluiert. Sowohl Unterkühlung, prä- und postoperativ, als auch Unterernährung lassen sich häufig bei chirurgischen Patienten im perioperativen Verlauf beobachten. Für beide Faktoren sind negative Effekte auf das Immunsystem beschrieben worden, die Bedeutung für den postoperativen Verlauf wird jedoch kontrovers diskutiert. In dieser Dissertation wurde das CMRT Modell verwendet, bei dem unter Simulation klinischer Komplexizität eine fäkale Peritonitis in Wistar-Ratten induziert wird. In zwei Versuchen wurde der Effekt von sowohl vor, als auch nach Operation induzierter milder Unterkühlung auf die 120-Stunden-Mortalität untersucht. Zusätzlich wurde der Effekt von perioperativer G-CSF Prophylaxe bei Hypothermie studiert. In einer separaten Versuchsreihe wurde der Einfluss von 50%igem Nahrungsentzug über drei Wochen auf die postoperative Mortalität untersucht. Sowohl bei prä-, als auch bei postoperativ induzierter Hypothermie zeigte sich ein signifikant verschlechtertes Überleben der Ratten. Bei zusätzlicher G-CSF Prophylaxe war die Mortalität wieder normalisiert und der normothermen Gruppe gleich. Im Versuch mit präoperativer Hypothermie zeigten die Zytokinmessungen eine verminderte Immunreaktion der unterkühlten Ratten, mit signifikant reduzierter IL-6 und signifikant gesteigerter IL-10 Expression. Im Versuch mit postoperativer Hypothermie zeigte sich anhand einer signifikant gesteigerten IL-6 Expression ein hyperinflammatorischer Zustand der gekühlten Tiere. Unter zusätzlicher G-CSF Prophylaxe war dies in abgemilderter Form zu beobachten. In der Versuchsreihe mit chronischem Nahrungsentzug zeigte sich eine Mortalitätsrate von 50% in beiden Gruppen. Die unterernährte Gruppe wies eine nicht signifikante Suppression der Zytokine TNF-α, MIP-2 und IL-6 auf. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass perioperative milde Hypothermie einen negativen Effekt auf das Überleben der postoperativen Sepsis hat, unabhängig davon, ob sie vor oder nach der Operation induziert wird. In beiden Fällen scheint dieser Effekt in einer Störung der empfindlichen Zytokinbalance in der frühen Phase der Sepsis begründet zu sein. Allerdings drängt präoperative Hypothermie diese Balance in Richtung Immunsuppression, postoperative Unterkühlung hingegen in Richtung Hyperinflammation. Aufgrund der klinischen Nähe des verwendeten Tiermodells, unterstützen diese Daten die Empfehlung, Patienten im perioperativen Umfeld normotherm zu halten. Sollte eine perioperative Hypothermie eindeutig indiziert sein, kann möglicherweise eine G-CSF Prophylaxe die negativen Auswirkungen der Kühlung auf das Immunsystem abmildern. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstützen diese These. Klinische Studien sind nun erforderlich, um eine Empfehlung auszusprechen zu können. Chronische Unterernährung zeigt trotz nachgewiesener negativer Auswirkungen auf das Immunsystem in dieser Arbeit keinen Effekt auf die postoperative Mortalität. Diese Beobachtung unterstützt die These, dass Unterernährung im komplexen perioperativen Umfeld keine ausreichend große Bedeutung trägt und somit nicht als unabhängiger Risikofaktor identifiziert werden kann. Die vorliegende Arbeit untermauert damit die Forderung, eine notwendige operative Versorgung nicht aufgrund einer vorherrschenden Unterernährung aufzuschieben

Einzelprojekt E-Learning Plattformen im Kontext der UB Konstanz

Einzelprojekt E-Learning Plattformen im Kontext der UB Konstan

Characterisation of HTSC ceramics from their resistive transition

The resistivity vs. temperature relation in bulk ceramic HTSC under self-field conditions as well as in weak external magnetic fields is modelled by local Lorentz force induced fluxon motion with temperature dependent pinning. A pinning force density and two viscous drag coefficients in intergrain and intragrain regions, respectively, can be used as characteristic parameters describing the temperature, current, and external field dependences of the sample resistance.Comment: 12 pages, LaTeX2e, 6 figures (epsfig), to be published in Supercond. Sci. and Techno

Finanzierung wissenschaftlicher Weiterbildung. Herausforderungen und Möglichkeiten bei der Implementierung und Umsetzung von weiterbildenden Angeboten an Hochschulen Thematischer Bericht der wissenschaftlichen Begleitung des Bundes-Länder-Wettbewerbs "Aufstieg durch Bildung: offene Hochschulen".

Die Finanzierung wissenschaftlicher Weiterbildung stellt aufgrund der besonderen Stellung der Weiterbildung an Hochschulen die damit befassten Akteure vor zentrale Herausforderungen. Deutlich zeigt sich hier der Widerspruch zwischen der Forderung Weiterbildung als Kernaufgabe an den Hochschulen zu etablieren und der gesonderten Finanzierungsmodelle, die aufgrund der notwendigen Kostendeckung über Gebühren entstehen. Die damit einhergehenden Herausforderungen werden in dem Thematischen Bericht auf Ebene der a) Trennungsrechnung, b) Vollkostenrechnung, c) Gebühren- und Entgeltberechnung und d) der Lehrendenvergütung skizziert, Umsetzungsmöglichkeiten dargelegt sowie Bundesländer übergreifende Lösungsansätze entwickelt. (DIPF/Orig.

Einfluss von Schlaf auf das Geruchsgedächtnis bei Kindern und Erwachsenen

Schlaf fördert die Konsolidierung des deklarativen Gedächtnisses bei Kindern und Erwachsenen. Allerdings ist es bislang unklar, ob Schlaf auch das Geruchsgedächtnis sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen verbessert. 30 gesunde Jungen (mittleres Alter: 10,6 Jahre, Range: 8-12 Jahre) und 30 gesunde erwachsene Männer (mittleres Alter: 25,4, Range: 20-30 Jahre) nahmen an der Studie in Form eines inzidentellen Geruchsrekognitionsparadigmas teil. Während die Schlafgruppe (10 Target-Gerüche am Abend lernte und diese im Abruf morgens unter 20 Gerüchen wiedererkennen sollte, war der zeitliche Aufbau des Ablaufs bei der Wachgruppe entgegengesetzt. Die Erwachsenen beurteilten die Gerüche beim Enkodieren als bekannter als die Kinder. Nach dem Retentionsintervall erkannten die erwachsenen Probanden der Schlafgruppe die Gerüche besser wieder als die Erwachsenen der Wachgruppe. Die Kinder der Wachgruppe zeigten eine der Performance der Erwachsenen vergleichbare Rekognitionsleistung. Allerdings schnitten die Kinder der Schlafgruppe schlechter ab als die Erwachsenen und ebenso als die Kinder der Wachgruppe. Korrelationen zwischen Rekognitionsleistung beim Abruf und Bekanntheitsbewertung während des Lernens legen nahe, dass Vorwissen darüber entscheidet, ob Wissen im Schlaf stabilisiert oder labilisiert wird

Ausbau der Speicherwasserkraft als Voraussetzung für die Integration hoher Anteile hochvolatiler erneuerbarer Erzeugung

Aufsatz veröffentlicht in: "Wasserbau-Symposium 2021: Wasserbau in Zeiten von Energiewende, Gewässerschutz und Klimawandel, Zurich, Switzerland, September 15-17, 2021, Band 1" veröffentlicht unter: https://doi.org/10.3929/ethz-b-00049975

Composite 3D-printed metastructures for low-frequency and broadband vibration absorption

Architected material used to control elastic wave propagation has thus far relied on two mechanisms for forming band gaps, or frequency ranges that cannot propagate: (i) Phononic crystals rely on their structural periodicity to form Bragg band gaps, but are limited in the low-frequency ranges because their unit cell size scales with wavelength; and (ii) Metamaterials overcome this size dependence because they rely on local resonances, but the resulting band gaps are very narrow. Here, we introduce a class of materials, elastic metastructures, that exploit resonating elements to broaden and lower Bragg gaps while reducing the mass of the system. This approach to band-gap engineering can be used for low-frequency vibration absorption and wave guiding across length scales