07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik

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    Entwicklung einer Methode zur Analyse der Tätigkeitsverteilung in Laborumgebungen der Lebenswissenschaften
    (Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2022) Castor, Jörg; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)
    Laborarbeit der Lebenswissenschaften verändert sich. Wichtige Treiber sind dabei die Informatisierung und Automatisierung von Laborarbeit, die fachübergreifende Zusammenarbeit und Kommunikation sowie der steigende Anteil an wissensbasierter, theoretischer Arbeit. Die Auseinandersetzung mit Forschung und Praxis der Laborarbeit in den Lebenswissenschaften zeigte einen Mangel an wissenschaftlichen Erkenntnissen und Untersuchungen zu diesem Thema. Es existiert kein wissenschaftlicher Ansatz tätigkeitsbezogene Aspekte der lebenswissenschaftlichen Forschung und ihren Arbeitsorten systematisch zu untersuchen, um ein besseres Lagebild zur Arbeit in lebenswissenschaftlichen Laborumgebungen zu erhalten. Eine fundierte gestalterische Auseinandersetzung mit den prognostizierten und wahrnehmbaren Veränderungen von Laborarbeit kann so kaum erfolgen. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist daher die Entwicklung einer wissenschaftlichen Methode zur Analyse der Tätigkeitsverteilung in Laborumgebungen der Lebenswissenschaften, um Anhaltspunkte für mögliche Fehlnutzungen, Verdrängungseffekte und andere Wirkungen im Spannungsfeld von Raum und Tätigkeiten zu bekommen. Die Methode ermöglicht zudem Aussagen zur Flächeneffizienz von Laborumgebungen. Der Begriff Laborumgebung beschreibt in der Arbeit den räumlichen Zusammenhang von Laboren mit Laborbänken, Laborabzügen, Schreib-/Auswerteplätzen, Sonderlaboren, Laborlagern sowie Büros und Kommunikationsflächen. Für die Anwendung der Methode werden jeweils nass-präparative Tätigkeiten, Schreib-, Lese- und Auswertetätigkeiten sowie Kommunikationstätigkeiten gebündelt. Kommunikationstätigkeiten werden eine besondere Relevanz in der modernen Forschungsarbeit zugeschrieben. Sie sind zudem die einzigen Tätigkeiten, die an allen Arbeitsorten in Laborumgebungen vorkommen. Als weitere Anwendung lässt die Methode daher eine Beurteilung der Qualität des raumbezogenen Informationsflusses und der tätigkeitsadäquaten Nutzung der Arbeitsorte in der Laborumgebung mittels eigener Qualitätsparameter für Kommunikation zu. In der praktischen Anwendung der Methode wird deutlich, dass die wissenschaftliche Herangehensweise gerade bei Einzeluntersuchungen einen gewissen Aufwand erfordert. Die Methode zeigte aber einen guten Praxisnutzen - insbesondere bei einer vergleichenden Untersuchung wie im Anwendungsbeispiel. So wurden durch die Vergleichsmöglichkeit im Anwendungsbeispiel sowohl Vorteile der effizienten Flächennutzung einer modernen »Multi-Space« Laborumgebung sichtbar, als auch die dadurch bedingten Schwierigkeiten hinsichtlich der Verdrängung raumtypischer Arbeitsweisen in dichteren räumlichen Funktionszusammenhängen.
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    Transformationsmodell für nachhaltige Stadtsysteme : Entwicklung und Erprobung eines systemischen Technologiemanagementansatzes für Städte
    (Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2019) Radecki, Alanus von; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)
    In der vorliegenden Dissertation wird ein neues Transformationsmodell für eine nachhaltige Entwicklung von Städten entwickelt und erprobt - das „Morgenstadt-Modell“. Dabei wird zunächst auf Basis der Analyse von sechs globalen Vorreiterstädten ein Modell erstellt, welches die Nachhaltigkeitsperformanz von Städten misst und als Ausgangspunkt für die Entwicklung städtischer Nachhaltigkeitsstrategien dient. Dieses Modell wird anschließend anhand der tschechischen Hauptstadt Prag erprobt und hinsichtlich seiner Tauglichkeit bewertet.
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    Integrating ionic electroactive polymer actuators and sensors into adaptive building skins: potentials and limitations
    (2020) Neuhaus, Raphael; Zahiri, Nima; Petrs, Jan; Tahouni, Yasaman; Siegert, Jörg; Kolaric, Ivica; Dahy, Hanaa; Bauernhansl, Thomas
    Building envelopes separate the confined interior world engineered for human comfort and indoor activity from the exterior world with its uncontainable climatic forces and man-made immission. In the future, active, sustainable and lightweight building skins are needed to serve as an adaptive interface to govern the building-physical interactions between these two worlds. This article provides conceptual and experimental results regarding the integration of ionic electroactive polymer sensors and actuators into fabric membranes. The ultimate goal is to use this technology for adaptive membrane building skins. These devices have attracted high interest from industry and academia due to their small actuation voltages, relatively large actuation and sensing responses and their flexible and soft mechanical characteristics. However, their complex manufacturing process, sophisticated material compositions and their environmental sensitivity have limited the application range until now. The article describes the potentials and limitations of employing such devices for two different adaptive building functionalities: first, as a means of ventilation control and humidity regulation by embedding small actuated apertures into a fabric membrane, and second, as flexible, energy- and cost-efficient distributed sensors for external load monitoring of such structures. The article focusses on designing, building and testing of two experimental membrane demonstrators with integrated polymer actuators and sensors. It addresses the challenges encountered and draws conclusions for potential future optimization at the device and system level.
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    Decision support for defining adaptive façade design goals in the early design phase
    (2023) Voigt, Michael P.; Roth, Daniel; Kreimeyer, Matthias
    Compared to conventional façades, adaptive façades (AFs) can adjust their properties in response to environmental changes and user requirements. Often performed through the integration of actuators, sensors, and control units, this provides benefits such as reduced energy consumption in buildings but also increases the complexity of the façade design. To efficiently deal with the higher complexity, this article aims to provide suitable decision support for the early design phase, identify suitable design goals, and compare these to previously implemented Afs (make-or-buy decision). There is particular focus on the AF-specific characteristics, as these are new compared to well-known conventional façades. To systematically develop decision support, requirements are identified in expert interviews and the literature, and the current state of the art is evaluated against these. Research gaps found in current methods are addressed in this article, and continuous decision support is developed for the early design phase of an integrated design process. This support includes a checklist with AF-specific characteristics and a digitally implemented database of AFs. Based on the requirements, an evaluation is performed for both methods: this includes the comparison of the results to three ongoing AF projects and the assignment of 40 case studies to the database.