Methodische Ansätze zur Untersuchung des Restbremsmomentes von Scheibenbremsen

The studies discussed here are detailed analyses of what is known as brake drag torque on disc brakes. There is brake drag torque (BDT) in what is known as the off-brake phase, i.e. when the brake is not applied and there is friction contact between the pad and disc due to an unfavourable constellation of piston clearance (pad and finger side) and dynamic runout. Brake drag torque is studied under various operational conditions with a measuring system that records the axial brake component movements (from the caliper, pad and disc) on a floating caliper brake. The geometric deviations can be directly assigned to a variation of BDT. Furthermore, we will be presenting a setup for a laboratory experiment that makes it possible to illustrate operational states of the wheel brake in a fashion close to reality, for instance simulating lateral forces. It has become apparent that brake drag torques can differ substantially over time during a cycle of study. In addition, a combined finite element me-thod/multibody dynamics simulation model is used for studying other influencing variables. This model enables us to carry out a fast and low cost analysis of influencing factors in terms of the size and change in BDT when a disc rotates. A holistic analysis of the brake drag prob-lem will be completed with an analysis of the effect that BDT has on the fuel consumption of a vehicle.Die vorgestellte Arbeit beinhaltet detaillierte praktische und theoretische Analysen zum Restbremsmoment an Scheibenbremsen. Restbremsmomente entstehen in der so genannten Offbrake-Phase, d. h. bei nicht betätigter Bremse, wenn aufgrund einer ungünstigen Konstellation von Lüftspiel (kolben-/fingerseitig) und dynamischem Runout ein Reibkontakt zwischen Belag und Scheibe erfolgt. Diese Reibverluste führen zu einem Kraftstoffmehrverbrauch und folglich zu einer CO2-Mehremission. Das Restbremsmoment wird unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit einem Messsystem untersucht, das die axialen Bremskomponentenbewegungen von Sattel, Belag sowie Scheibe, an Faustsattelbremsen erfassen. Die geometrischen Abweichungen können direkt einer Variation des RBMs zugeordnet werden. Daneben erfolgt die Verwendung eines Kraftmesssystems, das die Erfassung der Normalkräfte im Bremsbelag während des Betriebes ermöglicht. Weiterhin wird ein Laborversuchsaufbau vorgestellt, der die Abbildung realitätsnaher Betriebszustände der Radbremse, z. B. der Simulation von Seitenkräften, erlaubt. Es hat sich gezeigt, dass Restbremsmomente während eines Untersuchungszyklus zeitlich erheblich differieren können. Außerdem kann erstmals dargestellt werden, wie sich ein Lüftspiel zwischen Scheibe und Belag während eines Zyklus verändert und wie sich der Verlauf auf das RBM auswirkt. Für weitere Einflussgrößenuntersuchungen wird zudem eine kombiniertes FEM-/MKS-Modell verwendet. Das Modell erlaubt eine schnelle und kostengünstige Analyse von Einflussparametern auf Größe und Verlauf des RBMs während einer Scheibenumdrehung. Die ganzheitliche Betrachtung der Restbremsmomentproblematik schließt mit einer Analyse der Auswirkung des RBMs auf den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeuges ab

Das Moralprinzip und die Klimadebatte

Bei genauer Betrachtung erscheinen die Argumente in der vielstimmigen Klimawandeldiskussion häufig nur unzureichend fundiert und vielfach nicht zu Ende gedacht. Hier ist eine tiefer gehende Betrachtung notwendig, bei der die Philosophie hilfreiche Denkanstöße geben kann

Vom metallorganischen Precursor zum nanoskaligen Material

Das Ziel der Arbeit war zum einen die Synthese und strukturelle Charakterisierung von metallorganischen Precursoren und zum anderen deren Eignung zur nasschemischen Synthese nanoskaliger thermoelektrischer Materialien und Halbleiter zu untersuchen Precursorsynthesen und -charakterisierung: In dieser Arbeit konnten erstmals, mithilfe der lasergestützten in situ Kristallisationstechnik, Einkristallstrukturen von metallorganischen Gruppe-V- und Gruppe-V/VI-Verbindungen mit kleinen organischen Resten gemessen werden. Die Verwendung von sterisch weniger anspruchsvollen Resten wie Ethyl- oder Methylgruppen ermöglichte die Betrachtung von interessanten und unbekannten intermolekularen Wechselwirkungen und die daraus resultierenden Packungseffekte im Kristallgitter. So lieferten die Messungen der Kristallstrukturen von Sb2Et4 (1) und Bi2Et4 (2) überraschenderweise unterschiedliche Ergebnisse. Sb2Et4 (1) bildet durch intermolekulare Wechselwirkungen lineare Ketten, während Bi2Et4 (2) keine intermolekularen Bi---Bi Wechselwirkungen im Festkörper zeigt. Dadurch konnte erstmalig und entgegen bisheriger Literaturergebnisse gezeigt werden, dass analog substituierte Distibane und Dibismutane nicht isostrukturell sein müssen. Des Weiteren konnten zwei unterschiedliche Kristall-strukturen für das thermochrome Sb2Et4 (1a und 1b) gemessen werden. Die Strukturlösungen der gelben und roten kristallinen Phase ergaben zwar zwei unterschiedliche Kristallgitter, innerhalb dieser Kristallgitter wurden aber in beiden Fällen nahezu identische intermolekulare Sb–Sb-Wechselwirkungen beobachtet. Durch Beobachtung konnte bewiesen werden, dass nicht das alleinige Vorhandensein von intermolekularen Wechselwirkungen für die Thermochromie des Sb2Et4 verantwortlich sein können. Aufgrund dieser Ergebnisse kann die Erklärung für den Ursprung der bathochromen Verschiebung thermochromer Verbindungen nicht vollständig sein. Des Weiteren wurden die thermolabilen Chalkogeninsertionsprodukte des Sb2Et4 und Bi2Et4 synthetisiert und röntgenkristallographisch untersucht. Die Kristallstrukturen der Bis(dialkyl-stibanyl)chalkogenane E(SbR2)2 (R = Et, E = S (3), Te (5); R = Me, E = Te (6)) wiesen sehr interessante Packungsbilder auf. Während in der Kristallpackung des S(SbEt2)2 (3) nur intermolekular Sb–S-Wechselwirkungen zu beobachten waren, traten in den Kristall-packungen von Te(SbEt2)2 (5) und Te(SbMe2)2 (6) zusätzlich intermolekulare Sb–Sb-Wechselwirkungen auf. Dies führte dazu, dass das S(SbEt2)2 (3) eine Zickzack-Kettenstruktur ausbildete, die Verbindungen Te(SbR2)2 (5 und 6) hingegen die charakteristische Leiterstruktur. Weiterhin konnten unterschiedliche Bindungsumgebungen für S und Te beobachtet werden, wobei S einen trigonal planaren 2+1 Koordinationsmodus und Te einen T-förmigen 2+1 Koordinationsmodus, unabhängig vom Alkylrest, einging. Alle Versuche Se(SbEt2)2 (4) zu kristallisieren schlugen leider fehl. Die Bis(diethylbismutanyl)chalkogenane E(BiEt2)2 (E = S (7), Se (8), Te (9)) unterscheiden sich allein schon dahingehend von ihren Antimonhomologen, indem sie Feststoffe und keine Flüssigkeiten bilden. Im Vergleich zu den Bis(dialkylstibanyl)chalkogenanen bildeten die Verbindungen E(BiEt2)2 (E = S (7), Se (8), Te (9)) keine Ketten- oder Leiterstrukturen, sondern dreidimensionale Netzwerke. Das übergeordnete Strukturmotiv konnte als verzerrtes Adamantangerüst identifiziert werden, wobei die Bi-Atome annähernd linear und die Chalkogenatome verzerrt tetraedrisch vorlagen. Die Verzerrung der Tetraeder und damit die Verzerrung des Adamantangerüsts nahm mit steigender Ordnungszahl des Chalkogens zu. Für die langbekannten Trialkylchalkogenostiborane Et3SbS (10) und Et3SbSe (11) konnten ebenfalls Kristallstrukturen bestimmt und die Molekülstrukturen charakterisiert werden. Auffällig daran waren das Fehlen intermolekularer Wechselwirkungen in der Kristallpackung, die tetraedrische Koordination des Sb-Atoms und die Bindungsordnung der Sb–E-Bindung, die am besten als polarisierte kovalente Bindung mit Doppelbindungscharakter beschrieben werden sollte. Zudem wurde die kürzeste jemals gemessene Sb–Se-Bindung mit 2.4062(8) Å im Et3SbSe Molekül (11) ermittelt, was auf einen vergleichsweise hohen π-Bindungsanteil hindeutet. Zuletzt wurden die Diethyl(ethyltelluro)stibane und -bismutane Et2SbTeEt (12) und Et2BiTeEt (13) synthetisiert und röntgenkristallographisch charakterisiert. Interessant war hier vor allem die unterschiedliche Te-Koordinationsumgebung. Während im Et2SbTeEt (12) ein fast linearer M–Te∙∙∙M Winkel von 160.50(1)° beobachtet wurde, ist der M–Te∙∙∙M Winkel im Et2BiTeEt (13) mit 110.04(1)°) deutlich unterschiedlich. Zwar bildeten beide Moleküle über intermolekulare Wechselwirkungen Kettenstrukturen, die im Et2BiTeEt (13) konnte jedoch besser als Zickzack-Kette beschrieben werden. Partikelsynthesen: In diesem Teil der Arbeit wurden die zuvor synthetisierten metallorganischen Precursoren in nasschemischen Nanopartikelsynthesen thermolysiert. Zu diesem Zweck wurden geeignete Synthesemethoden entwickelt, die innerhalb einer Glovebox durchführbar waren, um eine mögliche Oxidation der Precursoren durch Luftsauerstoff zu verhindern. Die Thermolysen selber fanden in hochsiedenen Lösungsmitteln wie DIPB und OA in Gegenwart geeigneter capping agents statt. Auf diese Art und Weise konnten Bismut-, Gruppe V/VI-, ternäre Gruppe V/VI- und GeTe-Nanopartikel generiert werden. Desweiteren konnten thermische Daten aller Precursoren mithilfe von DSC-Messungen aufgenommen werden. Im ersten Teil dieses Kapitels konnten einkristalline und annähernd monodisperse 25 nm große Bismut Pseudokuben synthetisiert werden. Dies gelang durch die kontrollierte Thermolyse des Precursors Bi2Et4 (2) in der Gegenwart von Na[N(SiMe3)2] und PVP. Dies war die erste bekannte Thermolyse eines niedervalenten Organobismut-Precursors. Der gemeinsame Einsatz der capping agents Na[N(SiMe3)2] und PVP waren unabdingbar für die Nanopartikelsynthese, da sie sowohl zur Größen- und Formkontrolle als auch zur Stabilisierung der Kolloide in Lösung nötig waren. Die größeren pseudokubischen Bi-Partikel entstanden in einer Folgethermolyse des in situ generierten BiEt3 bei 170 °C, indem die neu entstanden Bi-Atome auf den Facetten der Bi-Nanopseudokuben aufwuchsen. Im Anschluss daran konnten sehr dünne (d < 30 nm) und einkristalline hexagonale Sb2Te3 Nanoplättchen durch die Thermolyse der Single-Source-Precursoren Te(SbEt2)2 (5) und Et2SbTeEt (12) synthetisiert werden. Es hat sich hierbei herausgestellt, dass die Benutzung von PVP* entscheidend für die Synthese nicht-agglomerierter und größenselektiver Nanoplättchen ist. Die thermoelektrische Charakterisierung eines kaltgepressten Pellets zeigte, dass der Seebeckkoeffizient mit 150 µV/K bei Raumtemperatur einen sehr guten Startpunkt für weitere thermoelektrische Untersuchungen lieferte, da die Precursoren Sb2Te3 mit einem sehr niedrigen antisite Defekt generierten. Analoge Nanopartikelsynthesen konnten ebenfalls mit den Single-Source-Precursoren S(SbEt2)2 (3), Se(SbEt2)2 (4), Et3SbS (10) und Et3SbSe (11) erfolgreich durchgeführt werden. Es zeigte sich, dass die Thermolysen bevorzugt Sb2S3-Nanobündel und Sb2Se3-Nanostäbchen bzw. Nanodrähte lieferten. Der Durchmesser der gebildeten einkristallinen Nanodrähte belief sich auf Werte d < 20 nm, wobei sie einige µm lang waren. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die co-Thermolyse von S(SbEt2)2 (3) und Se(SbEt2)2 (4) den Zugang zu ternären Sb2SxSey ermöglicht, wohingegen weitere co-Thermolysen sowohl von S(SbEt2)2 (3) und Te(SbEt2)2 (5) als auch von S(SbEt2)2 (4) und Te(SbEt2)2 (5) Phasen-gemische erzeugten. Die Ergebnisse aus den Thermolysen von E(BiEt2)2 (E = S (7), Se (8), Te (9)) und Et2BiTeEt (13) waren dahingehend überraschend, dass in keiner Synthese das erwartete Bi2E3 gebildet wurde. Anstatt dessen konnten die Bismutchalkogenide Bi4Te3 und Bi2Te synthetisiert werden. Die einkristallinen Bi4Te3-Partikel waren zwar sehr klein (20 – 60 nm), besaßen aber keine definierte Morphologie. Abschließend wurde die Synthese von GeTe-Oktaedern durch die Reaktion von GeCl2∙Dioxan mit Te(SiEt3)2 bei Temperaturen von 160 °C durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten wie wichtig die Wahl der richtigen Lösungsmittels war. Die Partikelsynthese gelang ausschließend in Gegenwart von primären oder sekundären Aminen wie z.B. Oleylamin. Die Rolle der Amine beschränkte sich aber nicht nur auf die eines Lösungsmittels, sondern nahm zudem die eines capping agents und Reaktanten ein. Die Anwesenheit eines protischen Lösungsmittels war demnach zwingend notwendig für die Bildung von größen- und formselektiven GeTe-Oktaedern. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass sich während der Reaktion gebildetes Te auf den GeTe-Oktaedern, durch Reaktion mit TOP wieder entfernt werden konnten

Holistic enlightening of blackspots with passive tailorable reflecting surfaces for efficient urban mmWave networks

Mitigating outage regions is of particular interest for emerging millimeter-wave (mmWave) and future sub-terahertz frequency cellular networks. Whereas smart radio environments based on metasurfaces constitute a key concept for 6G research, current networks cannot be served as new control procedures are required. Although small prototypes are already emerging, costs will be higher for the dense deployment of reconfigurable intelligent surfaces (RISs) compared to passive reflectors. It is argued that passive reflectors can be used to effectively, cost-efficiently, and permanently boost connectivity in well-defined service areas. Leveraging the advantages of 3D printing and spray-painted conductive varnish, we introduce the Holistic Enlightening of bLackspots with passIve reflectOr moduleS (HELIOS) approach which is characterized by its scalability and parametrizability to meet the reflection requirements derived from sophisticated network planning. These slim reflectors meet the core criteria of ease of installation and minimal visual impact on the cityscape, which are imperative for market success. Our measurement-based comparison of prototypes against typical metal/aluminum reflectors shows at least equal reflectivity at a higher practicality of the proposed manufacturing process. The conducted simulation study validates the modular reflector pattern design process and finds a trade-off between the reflector efficiency and the minimum protrusion depth, which relates to the number of modules in the designated mounting area. An urban ray-tracing simulation-based case study further underlines the high applicability of the proposed approach, with the growth of the beyond line-of-sight (LOS) connectivity region being nearly twice as large for a site-tailored heterogeneous HELIOS configuration than that for a simple reflector plate

Multipotency of skeletal muscle stem cells on their native substrate and the expression of Connexin 43 during adoption of adipogenic and osteogenic fate

Skeletal muscle contains a resident stem cell population called Satellite cells (SC) which have a huge capacity to regenerate damaged tissue. Transplantation of a single fiber consisting of less than ten cells is able to generate tens of thousands of myonuclei within a matter of a few weeks (Collins et al., 2005). SC take their name from their peripheral position relative to the muscle fiber (Mauro, 1961). They are located under the basal lamina, in direct contact with the sarcolemma of muscle fibers. In undamaged muscle, they are relatively metabolically inactive as indicated by their low cytoplasmic content and they exist in a quiescent state. However, they express certain markers including Pax7 that aid their identification (Zammit et al., 2006). Upon muscle damage, SC become activated by inducing a number of genes including MyoD that encodes a member of the Myogenic Determination Factor family (MRF) of transcriptions factors (Zammit et al., 2006). Activation of SC permits cell division as well as migration. Initially, SC migrate under the basal lamina but then take up a supra-basal position by remodeling their overlying extra-cellular matrix (Otto et al., 2011). Activated SC can either revert to their quiescent state by down-regulating MyoD while maintaining Pax7 or can commit to myogenic differentiation by shutting off Pax7 expression and inducing the expression o

Simulation of Congenital Heart Defect Corrective Surgeries Using Thin Shell Elements

International audienceCongenital heart defect (CHD) corrective interventions in infants are extremely challenging due to commonly complex and heterogeneous disease pat-terns. At present, cardiac surgeons can only rely on non-invasive imaging prior to surgery. Critical decisions regarding the surgical procedure of choice and its exe-cution must be made during the actual surgery and are strongly dependent on ex-perience. We want to improve surgery planning by providing a simulation system that is able to accurately predict patient-specific results for different surgical pro-cedures preoperatively. Therefore we use a sophisticated simulation model based on thin shell elements. We present a novel joining approach that allows for im-plementing all necessary surgical low-level procedures, e.g. incising and suturing, independent from the simulation model. No modifications are necessary for al-ready approved thin shell implementations and our simulation system can instan-taneously benefit from further improved simulation models in the future. By re-ducing computationally expensive simulations to a minimum during a virtual surgery we can achieve a fluent workflow for surgeons. However, a specialized mesh resampling algorithm is required to fully utilize our simulation system

Interaction of adult human neural crest-derived stem cells with a nanoporous titanium surface is sufficient to induce their osteogenic differentiation

Osteogenic differentiation of various adult stem cell populations such as neural crest-derived stem cells is of great interest in the context of bone regeneration. Ideally, exogenous differentiation should mimic an endogenous differentiation process, which is partly mediated by topological cues. To elucidate the osteoinductive potential of porous substrates with different pore diameters (30 nm, 100 nm), human neural crest-derived stem cells isolated from the inferior nasal turbinate were cultivated on the surface of nanoporous titanium covered membranes without additional chemical or biological osteoinductive cues. As controls, flat titanium without any topological features and osteogenic medium was used. Cultivation of human neural crest-derived stem cells on 30 nm pores resulted in osteogenic differentiation as demonstrated by alkaline phosphatase activity after seven days as well as by calcium deposition after 3 weeks of cultivation. In contrast, cultivation on flat titanium and on membranes equipped with 100 nm pores was not sufficient to induce osteogenic differentiation. Moreover, we demonstrate an increase of osteogenic transcripts including Osterix, Osteocalcin and up-regulation of Integrin β1 and α2 in the 30 nm pore approach only. Thus, transplantation of stem cells pre-cultivated on nanostructured implants might improve the clinical outcome by support of the graft adherence and acceleration of the regeneration process

Технологические решения для строительства разведочной вертикальной скважины глубиной 2590 метров на нефтяном месторождении (Тюменская область)

Объектом исследования является разведочная вертикальная скважина глубиной 2590 метров на нефтегазовом месторождении (Тюменская область). Целью работы является – спроектировать технологические решения для бурения вертикальной разведочной скважины глубиной 2590 м на месторождении Тюменской области.The object of the study is an exploration vertical well with a depth of 2590 meters in an oil and gas field (Tyumen region). The aim of the work is to design technological solutions for drilling a vertical exploration well with a depth of 2590 m in the field of the Tyumen region