Investigation of commercial graphenes

For graphene to achieve its full scientific and commercial potential, reliable mass production of the material on the multi-tonne scale is essential. We have investigated five samples of graphene obtained from commercial sources that state they can supply the product on the tonne scale per annum. From electron microscopy at the micrometre to the nanometre scale, and neutron vibrational spectroscopy, we find that none of the materials examined were 100 % isolated graphene sheets. In all cases, there was a substantial content of graphite-like material. The samples exhibited varying oxygen contents, this could be present as carboxylic acid (although other oxygenates, quinones, phenols may also be present) or water. We emphasise that INS spectroscopy is particularly useful for the investigation of inorganic materials that will be used commercially: it provides atomic scale information from macroscopic (10's of g) amounts of sample, thus ensuring that the results are truly representative

The ABC130 barrel module prototyping programme for the ATLAS strip tracker

For the Phase-II Upgrade of the ATLAS Detector, its Inner Detector, consisting of silicon pixel, silicon strip and transition radiation sub-detectors, will be replaced with an all new 100 % silicon tracker, composed of a pixel tracker at inner radii and a strip tracker at outer radii. The future ATLAS strip tracker will include 11,000 silicon sensor modules in the central region (barrel) and 7,000 modules in the forward region (end-caps), which are foreseen to be constructed over a period of 3.5 years. The construction of each module consists of a series of assembly and quality control steps, which were engineered to be identical for all production sites. In order to develop the tooling and procedures for assembly and testing of these modules, two series of major prototyping programs were conducted: an early program using readout chips designed using a 250 nm fabrication process (ABCN-25) and a subsequent program using a follow-up chip set made using 130 nm processing (ABC130 and HCC130 chips). This second generation of readout chips was used for an extensive prototyping program that produced around 100 barrel-type modules and contributed significantly to the development of the final module layout. This paper gives an overview of the components used in ABC130 barrel modules, their assembly procedure and findings resulting from their tests.Comment: 82 pages, 66 figure

How to evaluate the future business potential of innovation fields in the chemical industry

Decisions about the further development or termination of innovation fields (IF) have a high relevance for companies. However, due to a lack of information in the front end of innovation (FEI) as well as missing evaluation methods and criteria, selection decisions are often based on personal “gut feeling”. By identifying 24 indicators, which have a relevant influence on the business potential of IFs, the authors present a methodology to evaluate and determine the business potential of IFs in the FEI. This potential is determined by the newly developed Innovation Field Impact Factor (IFIF) combined with a Certainty Factor and depicted in a heat map. The heat map enables the identification of strengths and weaknesses in each IF as well as a comparison of the business potential of different IFs. After developing the methodology, its viability was verified using the example of eleven IFs at a specialty chemicals company. The presented methodology is an interesting approach for companies to develop their own specific indicators for the evaluation and selection of innovation projects and IFs in the FEI

The characterisation of commercial 2D carbons: graphene, graphene oxide and reduced graphene oxide

In this work we have comprehensively characterised 13 products from commercial suppliers that are claimed to be 2D materials: graphene, graphene oxide and reduced graphene oxide. The techniques used have investigated the materials from the macroscale to the atomic scale. The results are consistent across all length scales: none of the products meet the ISO definition of “a single layer of carbon atoms”. Rather, they are largely nanographite with a small percentage of single layer material present. One of the techniques used was inelastic neutron scattering (INS) spectroscopy. INS enables the materials to be examined in the C–H/O–H stretch region without the complications of electrical anharmonicity that bedevil infrared spectroscopy. The spectra clearly show that most of the hydrogen is present as sp2 C–H; sp3 C–H is either absent or present as a minority species. This provides strong support for the Lerf and Klinowski model of graphene oxide. The spectra also show that the number of hydroxyls present is small, indicating that most of the oxygen is present as epoxides or carbonyls

Profiling with trust

Large-scale attacks on IoT and edge computing devices pose a significant threat. As a prominent example, Mirai is an IoT botnet with 600,000 infected devices around the globe, capable of conducting effective and targeted DDoS attacks on (critical) infrastructure. Driven by the substantial impacts of attacks, manufacturers and system integrators propose Trusted Execution Environments (TEEs) that have gained significant importance recently. TEEs offer an execution environment to run small portions of code isolated from the rest of the system, even if the operating system is compromised. In this publication, we examine TEEs in the context of system monitoring and introduce the Trusted Monitor (TM), a novel anomaly detection system that runs within a TEE. The TM continuously profiles the system using hardware performance counters and utilizes an application-specific machine-learning model for anomaly detection. In our evaluation, we demonstrate that the TM accurately classifies 86% of 183 tested workloads, with an overhead of less than 2%. Notably, we show that a real-world kernel-level rootkit has observable effects on performance counters, allowing the TM to detect it. Major parts of the TM are implemented in the Rust programming language, eliminating common security-critical programming errors

Abschlussbericht des Verbundvorhabens „Adaptive Smart Service Systeme zur Optimierung und Steuerung von Produktionssystemen auf Basis bedarfsorientiert konfigurierbarer Smart Data Bausteine (Plug_and_Control)“

Ziel des Forschungsvorhabens 'Plug_and_Control' war die Erarbeitung und prototypische Umsetzung eines Konzepts für flexibel konfigurierbare, standardisierte Datenbausteine zur Erfassung und Verarbeitung von Daten aus unterschiedlichen internen und externen Datenquellen von Produktionsunternehmen. Durch diese Datenbausteine sollte zum einen die Auftrennung des betrieblichen Datenstroms in Informationen, die unbedenklich bspw. in einer Cloud gespeichert werden können, und in sensible Daten, die zwingend im Unternehmen verbleiben müssen, realisiert werden. Zum anderen sollte durch den modularen Bausteinansatz die notwendige Flexibilität für eine Anwendung für verschiedene Problemstellungen in beliebigen Unternehmen geschaffen werden. Im entwickelten Konzept wurden fachlich zusammengehörige Daten in Datenbausteinen aggregiert, um eine Standardisierung, Qualitätssicherung sowie Echtzeit-Auswertung zu ermöglichen. Ergänzend wurden Lösungen zur Datenakquise aus Sensorik- und Maschinensteuerungsdaten sowie zur cloudbasierten Speicherung und bedarfsorientierten Verarbeitung der Daten generiert. Auf Basis der so entstandenen flexibel kombinierbaren Daten- und Methodenbausteine wurde ein modulares Dienstleistungsangebot geschaffen sowie prototypisch für verschiedene Anwendungsszenarien umgesetzt und validiert. Durch die im Projekt entwickelten Datenbausteine und deren individuelle Verknüpfung können technikbasierte Dienstleistungsprozesse zukünftig effizienter, flexibler und nutzenorientierter gestaltet werden. Der generierte Bausteinansatz stellt ein Bindeglied zwischen notwendiger Standardisierung und spezifischen Anforderungen für individualisierte Dienstleistungen dar. Neben den prototypischen Lösungen für konkrete Anwendungsfälle im Sonder- und Textilmaschinenbau, der Teilefertigung und des Metallbaus entstanden im Projekt auch allgemeingültige Ergebnisse für flexibel konfigurierbare Dienstleistungen zur Produktionsoptimierung in verschiedenen Branchen. Produktionsunternehmen können somit ihre Daten nicht nur flexibel nutzen, sie sind gleichzeitig auch in die Lage, ihren Kunden modulare, technische Dienstleistungen anzubieten. Diese Dienstleistungen können dabei einerseits auf das Produkt bezogen sein, indem Kunden z.B. in der Entwicklungs-/ Beauftragungsphase die Konfiguration einer Anlage mitgestalten oder während der Erstellung den Auftragsfortschritt verfolgen und Änderungen bewerten können. Andererseits sind Dienstleistungen, die sich auf den Produktionsprozess beziehen, möglich – bspw. die Optimierung von Prozessen, des Ressourceneinsatzes oder der Verfügbarkeit sowie die Ergänzung bestehender bzw. Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Der vorliegende Schlussbericht fasst die erreichten Ergebnisse und Erkenntnisse zusammen.:1 Das Projekt Plug_and_Control 1.1 Problemstellung und Motivation 1.2 Status Quo 1.3 Strategie & Forschungsfrage 1.4 Ziele des Projektes 2 Grundlagen digitaler Dienstleistungen 2.1 Definitionsrahmen digitaler Dienstleistungen 2.2 Beschreibung dienstleistungsbasierter Geschäftsmodelle mittels Gemini 4.0 Business Model Canvas 3 Projektkonsortium 3.1 Professur Fabrikplanung und Intralogistik der TU Chemnitz 3.2 ERMAFA Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH 3.3 KRS - SEIGERT GmbH 3.4 Terrot GmbH 3.5 ICM - Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V. 3.6 Hörmann Rawema Engineering & Consulting GmbH 3.7 Simba n³ GmbH 3.8 com2m GmbH 4 Digitales Dienstleistungskonzept 4.1 Anforderungen an die Methode 4.2 Modulares digitales Dienstleistungskonzept 4.3 Systembeschreibung 4.4 Zusammenhang von Servicekonzept & SDU-SMU-Sammlung 4.5 SDU-SMU-Bibliothek 5 Transfer in die Praxis 5.1 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Maschineneinstellungen für 3D-Drucker bestimmen“ 5.2 Prototypische Umsetzung zum Anwendungsfall „Instandhaltungsmanagement“ bei der ERMAFA Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH 5.3 Prototypische Umsetzung zum Anwendungsfall „Maschineneinstellungen für die Kugelproduktion bestimmen“ bei der KRS - SEIGERT GmbH 5.4 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Auftragsmonitoring“ bei der Terrot GmbH 5.5 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Parameterbestimmung für den IHU-Prozess“ 5.6 Validierung und Verifikation 6 Methode zur Implementierung von Geschäftsmodellen 6.1 Prototyp ableiten 6.2 Prototyp implementieren 6.3 Prototyp testen 7 Zusammenfassung & Ausblick 8 Danksagung 9 Autorenverzeichnis 10 Veröffentlichungen & Vorträge 11 QuellenverzeichnisThe aim of the research project “Plug_and_Control” was the development and prototypical implementation of a concept for flexibly configurable, standardized data modules for the acquisition and processing of data from different internal and external data sources of production companies. On the one hand, these data modules should separate the operational data stream into information that can be safely stored – for example in a cloud – and into sensitive data that must remain in the company. On the other hand, the modular building block approach should create the necessary flexibility for an application for various problems in any company. In the developed concept, related technical data were aggregated in data modules in order to enable standardization, quality assurance and real-time evaluation. In addition, solutions for data acquisition from sensor and machine control data as well as for cloud-based storage and demand-oriented processing of the data were generated. Based on the flexibly combinable data and method modules a modular range of services was created, implemented and validated as prototypes for various application scenarios. Due to the data modules and their individual linkage that were developed in the project, technology-based service processes can be made more efficient, flexible and user-oriented in the future. The generated building block approach represents a link between the necessary standardization and specific requirements for individualized services. In addition to the prototype solutions for specific applications in companies of textile and special mechanical engineering, parts manufacturing and metal construction, the research project also provides general results for flexibly configurable services for production optimization usable in various industries. So, production companies can not only use their data more flexibly, they are also able to offer their customers modular, technical services. This present final documentation of the research project “Plug_and_Control” summarizes the most important results and findings.:1 Das Projekt Plug_and_Control 1.1 Problemstellung und Motivation 1.2 Status Quo 1.3 Strategie & Forschungsfrage 1.4 Ziele des Projektes 2 Grundlagen digitaler Dienstleistungen 2.1 Definitionsrahmen digitaler Dienstleistungen 2.2 Beschreibung dienstleistungsbasierter Geschäftsmodelle mittels Gemini 4.0 Business Model Canvas 3 Projektkonsortium 3.1 Professur Fabrikplanung und Intralogistik der TU Chemnitz 3.2 ERMAFA Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH 3.3 KRS - SEIGERT GmbH 3.4 Terrot GmbH 3.5 ICM - Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V. 3.6 Hörmann Rawema Engineering & Consulting GmbH 3.7 Simba n³ GmbH 3.8 com2m GmbH 4 Digitales Dienstleistungskonzept 4.1 Anforderungen an die Methode 4.2 Modulares digitales Dienstleistungskonzept 4.3 Systembeschreibung 4.4 Zusammenhang von Servicekonzept & SDU-SMU-Sammlung 4.5 SDU-SMU-Bibliothek 5 Transfer in die Praxis 5.1 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Maschineneinstellungen für 3D-Drucker bestimmen“ 5.2 Prototypische Umsetzung zum Anwendungsfall „Instandhaltungsmanagement“ bei der ERMAFA Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH 5.3 Prototypische Umsetzung zum Anwendungsfall „Maschineneinstellungen für die Kugelproduktion bestimmen“ bei der KRS - SEIGERT GmbH 5.4 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Auftragsmonitoring“ bei der Terrot GmbH 5.5 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Parameterbestimmung für den IHU-Prozess“ 5.6 Validierung und Verifikation 6 Methode zur Implementierung von Geschäftsmodellen 6.1 Prototyp ableiten 6.2 Prototyp implementieren 6.3 Prototyp testen 7 Zusammenfassung & Ausblick 8 Danksagung 9 Autorenverzeichnis 10 Veröffentlichungen & Vorträge 11 Quellenverzeichni

Abschlussbericht des Verbundvorhabens „Adaptive Smart Service Systeme zur Optimierung und Steuerung von Produktionssystemen auf Basis bedarfsorientiert konfigurierbarer Smart Data Bausteine (Plug_and_Control)“

Ziel des Forschungsvorhabens 'Plug_and_Control' war die Erarbeitung und prototypische Umsetzung eines Konzepts für flexibel konfigurierbare, standardisierte Datenbausteine zur Erfassung und Verarbeitung von Daten aus unterschiedlichen internen und externen Datenquellen von Produktionsunternehmen. Durch diese Datenbausteine sollte zum einen die Auftrennung des betrieblichen Datenstroms in Informationen, die unbedenklich bspw. in einer Cloud gespeichert werden können, und in sensible Daten, die zwingend im Unternehmen verbleiben müssen, realisiert werden. Zum anderen sollte durch den modularen Bausteinansatz die notwendige Flexibilität für eine Anwendung für verschiedene Problemstellungen in beliebigen Unternehmen geschaffen werden. Im entwickelten Konzept wurden fachlich zusammengehörige Daten in Datenbausteinen aggregiert, um eine Standardisierung, Qualitätssicherung sowie Echtzeit-Auswertung zu ermöglichen. Ergänzend wurden Lösungen zur Datenakquise aus Sensorik- und Maschinensteuerungsdaten sowie zur cloudbasierten Speicherung und bedarfsorientierten Verarbeitung der Daten generiert. Auf Basis der so entstandenen flexibel kombinierbaren Daten- und Methodenbausteine wurde ein modulares Dienstleistungsangebot geschaffen sowie prototypisch für verschiedene Anwendungsszenarien umgesetzt und validiert. Durch die im Projekt entwickelten Datenbausteine und deren individuelle Verknüpfung können technikbasierte Dienstleistungsprozesse zukünftig effizienter, flexibler und nutzenorientierter gestaltet werden. Der generierte Bausteinansatz stellt ein Bindeglied zwischen notwendiger Standardisierung und spezifischen Anforderungen für individualisierte Dienstleistungen dar. Neben den prototypischen Lösungen für konkrete Anwendungsfälle im Sonder- und Textilmaschinenbau, der Teilefertigung und des Metallbaus entstanden im Projekt auch allgemeingültige Ergebnisse für flexibel konfigurierbare Dienstleistungen zur Produktionsoptimierung in verschiedenen Branchen. Produktionsunternehmen können somit ihre Daten nicht nur flexibel nutzen, sie sind gleichzeitig auch in die Lage, ihren Kunden modulare, technische Dienstleistungen anzubieten. Diese Dienstleistungen können dabei einerseits auf das Produkt bezogen sein, indem Kunden z.B. in der Entwicklungs-/ Beauftragungsphase die Konfiguration einer Anlage mitgestalten oder während der Erstellung den Auftragsfortschritt verfolgen und Änderungen bewerten können. Andererseits sind Dienstleistungen, die sich auf den Produktionsprozess beziehen, möglich – bspw. die Optimierung von Prozessen, des Ressourceneinsatzes oder der Verfügbarkeit sowie die Ergänzung bestehender bzw. Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Der vorliegende Schlussbericht fasst die erreichten Ergebnisse und Erkenntnisse zusammen.:1 Das Projekt Plug_and_Control 1.1 Problemstellung und Motivation 1.2 Status Quo 1.3 Strategie & Forschungsfrage 1.4 Ziele des Projektes 2 Grundlagen digitaler Dienstleistungen 2.1 Definitionsrahmen digitaler Dienstleistungen 2.2 Beschreibung dienstleistungsbasierter Geschäftsmodelle mittels Gemini 4.0 Business Model Canvas 3 Projektkonsortium 3.1 Professur Fabrikplanung und Intralogistik der TU Chemnitz 3.2 ERMAFA Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH 3.3 KRS - SEIGERT GmbH 3.4 Terrot GmbH 3.5 ICM - Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V. 3.6 Hörmann Rawema Engineering & Consulting GmbH 3.7 Simba n³ GmbH 3.8 com2m GmbH 4 Digitales Dienstleistungskonzept 4.1 Anforderungen an die Methode 4.2 Modulares digitales Dienstleistungskonzept 4.3 Systembeschreibung 4.4 Zusammenhang von Servicekonzept & SDU-SMU-Sammlung 4.5 SDU-SMU-Bibliothek 5 Transfer in die Praxis 5.1 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Maschineneinstellungen für 3D-Drucker bestimmen“ 5.2 Prototypische Umsetzung zum Anwendungsfall „Instandhaltungsmanagement“ bei der ERMAFA Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH 5.3 Prototypische Umsetzung zum Anwendungsfall „Maschineneinstellungen für die Kugelproduktion bestimmen“ bei der KRS - SEIGERT GmbH 5.4 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Auftragsmonitoring“ bei der Terrot GmbH 5.5 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Parameterbestimmung für den IHU-Prozess“ 5.6 Validierung und Verifikation 6 Methode zur Implementierung von Geschäftsmodellen 6.1 Prototyp ableiten 6.2 Prototyp implementieren 6.3 Prototyp testen 7 Zusammenfassung & Ausblick 8 Danksagung 9 Autorenverzeichnis 10 Veröffentlichungen & Vorträge 11 QuellenverzeichnisThe aim of the research project “Plug_and_Control” was the development and prototypical implementation of a concept for flexibly configurable, standardized data modules for the acquisition and processing of data from different internal and external data sources of production companies. On the one hand, these data modules should separate the operational data stream into information that can be safely stored – for example in a cloud – and into sensitive data that must remain in the company. On the other hand, the modular building block approach should create the necessary flexibility for an application for various problems in any company. In the developed concept, related technical data were aggregated in data modules in order to enable standardization, quality assurance and real-time evaluation. In addition, solutions for data acquisition from sensor and machine control data as well as for cloud-based storage and demand-oriented processing of the data were generated. Based on the flexibly combinable data and method modules a modular range of services was created, implemented and validated as prototypes for various application scenarios. Due to the data modules and their individual linkage that were developed in the project, technology-based service processes can be made more efficient, flexible and user-oriented in the future. The generated building block approach represents a link between the necessary standardization and specific requirements for individualized services. In addition to the prototype solutions for specific applications in companies of textile and special mechanical engineering, parts manufacturing and metal construction, the research project also provides general results for flexibly configurable services for production optimization usable in various industries. So, production companies can not only use their data more flexibly, they are also able to offer their customers modular, technical services. This present final documentation of the research project “Plug_and_Control” summarizes the most important results and findings.:1 Das Projekt Plug_and_Control 1.1 Problemstellung und Motivation 1.2 Status Quo 1.3 Strategie & Forschungsfrage 1.4 Ziele des Projektes 2 Grundlagen digitaler Dienstleistungen 2.1 Definitionsrahmen digitaler Dienstleistungen 2.2 Beschreibung dienstleistungsbasierter Geschäftsmodelle mittels Gemini 4.0 Business Model Canvas 3 Projektkonsortium 3.1 Professur Fabrikplanung und Intralogistik der TU Chemnitz 3.2 ERMAFA Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH 3.3 KRS - SEIGERT GmbH 3.4 Terrot GmbH 3.5 ICM - Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V. 3.6 Hörmann Rawema Engineering & Consulting GmbH 3.7 Simba n³ GmbH 3.8 com2m GmbH 4 Digitales Dienstleistungskonzept 4.1 Anforderungen an die Methode 4.2 Modulares digitales Dienstleistungskonzept 4.3 Systembeschreibung 4.4 Zusammenhang von Servicekonzept & SDU-SMU-Sammlung 4.5 SDU-SMU-Bibliothek 5 Transfer in die Praxis 5.1 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Maschineneinstellungen für 3D-Drucker bestimmen“ 5.2 Prototypische Umsetzung zum Anwendungsfall „Instandhaltungsmanagement“ bei der ERMAFA Sondermaschinen- und Anlagenbau GmbH 5.3 Prototypische Umsetzung zum Anwendungsfall „Maschineneinstellungen für die Kugelproduktion bestimmen“ bei der KRS - SEIGERT GmbH 5.4 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Auftragsmonitoring“ bei der Terrot GmbH 5.5 Prototypische Umsetzung des Anwendungsfalls „Parameterbestimmung für den IHU-Prozess“ 5.6 Validierung und Verifikation 6 Methode zur Implementierung von Geschäftsmodellen 6.1 Prototyp ableiten 6.2 Prototyp implementieren 6.3 Prototyp testen 7 Zusammenfassung & Ausblick 8 Danksagung 9 Autorenverzeichnis 10 Veröffentlichungen & Vorträge 11 Quellenverzeichni

The ABC130 barrel module prototyping programme for the ATLAS strip tracker

For the Phase-II Upgrade of the ATLAS Detector [1], its Inner Detector, consisting of silicon pixel, silicon strip and transition radiation sub-detectors, will be replaced with an all new 100% silicon tracker, composed of a pixel tracker at inner radii and a strip tracker at outer radii. The future ATLAS strip tracker will include 11,000 silicon sensor modules in the central region (barrel) and 7,000 modules in the forward region (end-caps), which are foreseen to be constructed over a period of 3.5 years. The construction of each module consists of a series of assembly and quality control steps, which were engineered to be identical for all production sites. In order to develop the tooling and procedures for assembly and testing of these modules, two series of major prototyping programs were conducted: an early program using readout chips designed using a 250 nm fabrication process (ABCN-250) [2,2] and a subsequent program using a follow-up chip set made using 130 nm processing (ABC130 and HCC130 chips). This second generation of readout chips was used for an extensive prototyping program that produced around 100 barrel-type modules and contributed significantly to the development of the final module layout. This paper gives an overview of the components used in ABC130 barrel modules, their assembly procedure and findings resulting from their tests