Aus der Einleitung: "Faser-Kunststoff-Verbund (FKV)-Werkstoffe finden einen immer breiteren Einsatz in allen Bereichen der Industrie, wie zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, im Automotive-Bereich, im Maschinenbau und bei Sportgeräten. Dabei entstehen besondere Herausforderungen für Entwickler, da Eigenschaften und Verfahren im Zusammenhang dieser Werkstoffe sich deutlich von denen der herkömmlich verwendeten Metalle oder unverstärkten Kunststoffe unterscheiden. Technische Fasern werden in verschiedenen Verarbeitungsformen und in Kombination mit vielfältigen Matrixsystemen angewendet. Ein Großteil der Fasern wird heutzutage in Form von multiaxialen Geweben oder Gelegen verarbeitet. Bei diesen Halbzeugen sind die Fasern in mehreren Lagen unterschiedlicher Ausrichtung übereinandergelegt. Metalle können damit sehr einfach durch leichtere Faser- Kunststoffverbunde ersetzt werden. Diese Technologien versuchen weitestgehend isotrope Bauteileigenschaften aus den eigentlich anisotropen Materialeigenschaften zu erzielen. Dies reizt jedoch das Potential der Werkstoffe nicht aus."

Syftet med rapporten är att undersöka vilka framgångsfaktorerna är för medarbetarna och ledningen inom äldreomsorgen när deras verksamheter ska digitaliseras med ny teknik. Ledningen och medarbetarna är i behov av att få en bra förberedelse inför digitaliseringen. Digitaliseringen är en viktig del inom vård och omsorg eftersom den svenska befolkningen blir äldre och vården behöver klara av de utmaningar som uppstår. Ny teknik kan underlätta arbetsmetoder om medarbetarna får rätt förberedelser och ledningen vet vilka framgångsfaktorer som är viktiga för att klara av digitaliseringen. Rapporten är en fallstudie med en kvalitativ inriktning. Metoder som användes för att samla in data intervjuades medarbetare, enhetschef och en verksamhetsutvecklare inom äldreomsorgen. Frågor som har använts är baserats på litteratur inom området. I fallstudiens resultat framgår det att majoriteten av de viktigaste framgångsfaktorerna för ett förändringsarbete inom digitalisering finns i verksamheten. Det som saknas är att medarbetarna inte är delaktiga under utvecklingsprocessen och att det brister med utbildningar kring digitalisering. En slutsats kan vara att ledningen behöver utöka kunskaper kring digitalisering och ny teknik.

Eukaryotic cells have to divide constantly in order to promote the growth of certain organs, to replace dying or damaged cells, or to set up an entire organism. These essential processes are called mitosis in the case of somatic cell division. Mitotic cell division is the process during which chromosomes, centrosomes, and microtubules (MTs) are involved to set up a bipolar structure called the “mitotic spindle”. This bipolar spindle is formed by MTs, which are presumably mainly organized from the centrosomes. However, more data are being published that suggest MTs nucleation can occur from other MTs or even a chromosome surface. These biopolymers are built from α/β-tubulin heterodimers and can dynamically grow and shrink to exert forces necessary for chromosome segregation. Previous studies of spindles during mitosis have allowed the identification of different MT classes based on their plus-ends interaction with different cellular target sites. One of the MT classes is the kinetochore microtubules (KMTs), which physically connect chromosomes and centrosomes (i.e. spindle pole) via a specialized protein structure termed the “kinetochore”. This kinetochore-to-spindle pole connection has been studied in many organisms. In budding yeast, this connection is established by only a single KMT. In contrast, multiple KMTs bind to each mammalian kinetochore and form an MT bundle also called “k-fiber”. The ultrastructural architecture of the mammalian k-fiber connection is not well documented. Currently, different models concerning the nature of the kinetochore-to-spindle pole connection via k-fibers are discussed in the literature, i.e. a direct, semi-direct or indirect connection. The widely accepted ‘direct’ model proposes that all k-fibers of the mammalian spindle are formed through tight bundles of up to 20 KMTs, with all MT minus ends associated with the centrosome. However, it is necessary to understand the k-fibers structure in order to interpret its role during chromosome segregation. Here the architecture of the k-fiber was studied in human HeLa, U2OS and RPE-1 cell lines, as these different types of cells have been widely used in studies of mitosis. This thesis aimed to systematically investigate the characteristics of mammalian k-fibers and their attachment to the kinetochore within mammalian metaphase spindles. For that, the ultrastructure of mitotic spindles and k-fibers were analyzed using serial-section electron tomography primarily in HeLa cells. Furthermore, the spindle ultrastructure was compared by electron tomography to metaphase spindles in both U2OS and RPE-1 cells. Electron tomographic analysis of the mitotic spindle in HeLa cells revealed that the kinetochore-to-spindle pole connection is formed by k-fibers consisting of ~9 KMTs. Moreover, the data revealed that not all KMTs in k-fibers are directly associated with one of the spindle poles. Instead, KMT ends were located along the length of k-fibers indicating strongly for a semi-direct connection between the kinetochores and the spindle poles. Unexpectedly, by correlating the k-fiber ultrastructure with its position in the mitotic spindle, it can be demonstrated that the k-fiber structure varied depending on the position on the metaphase plate. It can also be shown that k-fibers located in the center of the metaphase plate had a tendency to form straighter and more bundled k-fibers. In contrast, k-fibers associated with the periphery of the metaphase plate had a more loose and disorganized structure resembling a fusiform shape. Furthermore, additional analysis of U2OS and RPE-1 cells indicated ultrastructural differences between the different cell lines. Mainly, differences between HeLa and RPE-1 cells were observed. K-fibers observed in RPE-1 cells showed a lower curvature and overall a more bundled ultrastructure compared to HeLa or U2OS cells. However, due to the small sample size for U2OS and RPE-1 cells, the results have to be confirmed in future experiments to conclude that there are indeed functional and structural differences in the k-fiber organization in different mammalian cell lines. Taken together, this work presents the first detailed quantitative ultrastructural analysis of KMTs in whole spindles in three different human cell lines. The data revealed that the currently favored direct model of k-fiber ultrastructure is oversimplified and needs to be corrected in terms of the k-fibers interaction with the spindle pole and the surrounding MT network within the mitotic spindle. The data here will serve as a structural basis for further analyses of mutant situations and contribute to our understanding of the overall organization and function of MTs in mitotic spindles.:Summary 6 Zusammenfassung 8 List of figures 10 List of tables 13 List of abbreviations and symbols 14 1 Introduction 19 1.1 The morphology of the mitotic spindle 21 1.1.1 Centrosomes 22 1.1.2 Microtubules 23 1.2 Kinetochores, KMTs and k-fibers 28 1.2.1 A brief history of k-fiber formation in mammalian cells 30 1.2.2 Models of the k-fiber ultrastructure in mammalian cells 32 2 Aims of this thesis 35 3 Materials and methods 36 3.1 Materials 37 3.1.1 Mammalian cell lines 37 3.1.2 Chemicals 38 3.1.3 Instrumentation and materials 40 3.1.4 Solutions and buffers 44 3.1.5 Software 46 3.2 Methods 47 3.2.1 Handling of cell cultures 47 3.2.2 Custom-designed incubation chambers 49 3.2.3 Specimen preparation for electron microscopy 51 3.2.4 Quality assessment of samples, acquisition of the tomographic data, and the 3D reconstruction 59 3.2.5 Ultrastructural analysis of MTs in mitotic spindles 62 3.2.6 Ultrastructural analysis of the k-fiber organization 70 4 Results 76 4.1 Initial characterization of mammalian mitotic spindles 77 4.2 Ultrastructure of KMTs 84 4.3 Curvature and tortuosity of KMTs 91 4.4 Ultrastructure of k-fibers 98 4.5 Effect of metaphase position on the k-fiber ultrastructure 102 5 Discussion 110 5.1. Comparison of data sets from different cell lines 111 5.2. Establishing a data analysis pipeline for the analysis of KMTs 113 5.3 Ultrastructural characterization of KMTs and k-fibers in HeLa cells 114 5.3.1 K-fibers have an unexpectedly low number of KMTs 115 5.3.2 Semi-direct kinetochores-to-spindle pole connection 117 5.3.3 Shape of k-fibers 121 5.4 Positional effect on the k-fiber shape 124 5.5 Comparison of k-fiber ultrastructure in different mammalian cells 127 5.6 Outlook 130 References 133 Appendix 1 149 Appendix 2 150 Appendix 3 151 Appendix 4 152 Acknowledgments 153

Die Dissertation widmet sich dem Schneiden von Faser-Kunststoff-Verbunden mit einem Laserstrahl. Herausforderung ist dabei der thermisch und optisch inhomogene Aufbau dieser Werkstoffklasse. Die Untersuchungen erfolgten an technisch relevanten Werkstoffen, basierend auf Glasfasern und thermoplastischer Matrix sowie Kohlenstofffasern mit duroplastischer Matrix. Eine grundlegende Betrachtung zur Werkstoff-Laserstrahl-Wechselwirkung zeigte zunächst den Einfluss der jeweiligen Einzelwerkstoffe und deren Mischungsverhältnis auf die absorbierten Anteile von einfallender Laserstrahlung mit den Wellenlängen λ = 1,07 µm und λ = 10,6 µm. Besondere Beachtung wurde dem Ansatz der simultanen Bearbeitung der Werkstoffe mit Laserstrahlung beider Wellenlängen gewidmet. Zielstellung war, bei gleichen optischen Randbedingungen die gute Fokussierbarkeit der Strahlung mit der Wellenlänge λ = 1,07 µm auszunutzen, um hohe Intensitäten auf dem Werkstoff zu erzeugen. Gleichzeitig sollte die Strahlung mit der Wellenlänge λ = 10,6 µm genutzt werden, um hohe absorbierte Anteile der einfallenden Laserstrahlung, vorranging im Matrixwerkstoff zu erhalten. Bei Verwendung eines Remote-Bearbeitungssystems können die Wechselwirkungszeit zwischen Laserstrahlung und Werkstoff minimiert und so hohe Vorschubgeschwindigkeiten erzeugt werden. Mit dem Mischungsverhältnis der Laserleistungen der jeweiligen Strahlquellenanteile steht dem zukünftigen Anwender ein neuartiger Freiheitsgrad zur Lasermaterialbearbeitung zur Verfügung. Im Ergebnis dieser Arbeit wurde der Einfluss dieses Parameters auf die Schneidbarkeit der Werkstoffe dargestellt. Der Endanwender erhält so eine grundlegende Orientierung zum Schneidverhalten von Faser-Kunststoff-Verbunden in Abhängigkeit von der jeweiligen Wellenlänge sowie der Schnittorientierung gegenüber der Faserorientierung der Werkstoffe.

När innovationsprocessen utvecklas till en mer öppen, osäker samt mer komplex process där utvecklingscyklerna blir allt kortare, blir vikten av förståelse för slutanvändaren allt mer viktig. Tidigare forskning har visat att nio av tio innovationer misslyckats inom loppet av två år på grund av att de inte möter några av användarnas behov. Detta är särskilt viktigt i den ostrukturerade och underutvecklade initiala fasen av innovationsprocessen. Examensarbetets syfte var att undersöka hur tillverkande företag kan få en djupare förståelse för användarnas behov tidigt i innovationsprocessen. Detta examensarbete har haft för avsikt att analysera och sammanställa metoder och processer för att fånga och utnyttja användarnas behov från befintlig litteratur och tillämpa på fallföretagets nuvarande situation. Målet är att bidra med mer insikt samt fastställa utmaningar för att fånga och utnyttja användarnas behov som grund för nya innovationer. Metodiken för detta examensarbete har varit en fallstudie på ett tillverkande företag där enkäter och intervjuer har genomförts parallellt med en undersökning av befintlig litteratur. Fallföretaget tillverkar och utvecklar provningsutrustning och mätinstrument inom elkraftindustrin. Utöver de enkäter och intervjuer som genomförts har en workshop och ett kundbesök genomförts med syfte att testa metoder med användaren och fallföretaget. Resultaten från detta examensarbete avslöjar brister och identifierar möjligheter för fallföretaget för att sätta fokus på användaren i de tidiga faserna av innovationsprocessen. Analysen rekommenderar nya metoder och projektstrukturer, väl integrerade i fallföretagets befintliga processer, för att samla in och utnyttja användarnas behov. Empirin identifierade hinder och begränsningar inom fallföretaget som låg till grund för rekommendationerna. Litteraturen identifierade liknande hinder i den initiala fasen vilket ledde till slutsatsen att liknande företag kommer att möta samma problem. Deltagarna som genomförde workshopen samt kundbesöket ansåg att de implementerade metoderna var framgångsrika med att bidra till en djupare förståelse av användaren. / When innovation processes evolves into more open, uncertain and complex with shorter development cycles, the importance to understand the customer is becoming more essential. Previous research has shown that nine out of ten innovations fails within two years due to not solving any of the customer needs. This is particularly important in the unstructured and under developed first phase of the innovation process. The purpose of this master thesis was to investigate how manufacturing companies can gain a deeper understanding of the user needs early in the innovation process. The main approach was to analyse and compile, from existing literature, methods and process to capture and utilize user needs, based on the case company´s current situation. The aim is to develop richer insights and determine challenges to capture and utilize user needs as a basis for new innovations. The methodology used in this master thesis has been a case study at a manufacturing firm where surveys and interviews with employees have been conducted simultaneously with an examination of existing literature within the field. The case company is a manufacturing firm that develops electrical test equipment and measuring instruments for the electrical power industry. Additional to the surveys and interviews a workshop and a customer site visit have been conducted in order to get a better picture of the customer situation and to verify the proposed methods. The results from this master thesis will uncover gaps and identify possibilities for the case company in order to put emphasis on the user in the front-end of the innovation process. The results recommends new methods and project structures, well integrated in the case company’s existing process, to collect and utilize customer needs in the front-end phase. The empirical study revealed barriers and constrains within the case company, which created the basis for the proposal. The literature identified similar barriers in the front-end, which led to the conclusion that similar companies will face the same problems. According to the employees that conducted the workshop and the site visit, the proposed methods was successful in order to gain a deeper understanding of the customer. Keywords:

Die enormen Fortschritte und Erkenntnisse der Medizin und der damit einhergehenden gestiegenen mittleren globalen Lebenserwartung von indes knapp 75 Jahren fußen auch auf den medizinischen Entwicklungen des 20. Jahrhunderts, da durch diese z. B. infektiöse und onkologische Erkrankungen, Diabetes, Bluthochdruck, Herzinsuffizienz, Magengeschwüre, Depressionen, Hämophilie und andere Krankheiten erfolgreich therapiert werden können. Die entwickelten Therapiemethoden beruhten im Wesentlichen auf chirurgischen und intensivmedizinischen Neuerungen, chemischen Wirkstoffen, belastungsfähigen Implantaten und extrakorporalen Systemen. Im 21. Jahrhundert hingegen sind medizinische Neuerungen im molekularbiologischen Bereich zu erwarten, wie beispielsweise in der Zellbiologie, DNA-Analyse und -Transfer oder in der regenerativen Medizin. In Letzterer werden autologe regenerative Mechanismen als therapeutisches Prinzip genutzt, um funktionsgestörte Zellen, Gewebe und Organe entweder durch den biologischen Ersatz oder durch die Anregung körpereigener Regenerations- und Reparaturprozesse zu erhalten bzw. wiederherzustellen.

Inhalt dieser Arbeit ist die Modifikation von biobasierten Matrixmaterialien, wie Cellulosederivaten mittels technisch skalierbarer Methoden, um das Potential modifizierten Matrixmaterialien für den Einsatz in grünen Compositen zu eruieren. Besonderes Augenmerk wurde auf die Faser-Matrixhaftung gelegt. Hier bietet die Modifikation des durchschnittlichen Substitutionsgrades (DS) von Celluloseestern großes Potential für eine bessere Faser- Matrixhaftung. So können sich bei verringertem DS zusätzliche Wasserstoffbrückenbindungen zu Naturfasern ausbilden, was zu einer besseren Haftung der beiden Phasen führen kann. Es wurden verschiedene Synthesewege genutzt um den DS gezielt zu variieren. Der Einfluss des DS verschiedener Cellulosederivate auf die thermischen Eigenschaften wurde mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) und Thermogravimetrischer Analyse (TGA) untersucht. Aussagen über strukturelle Veränderungen erfolgten über spektroskopische und chromatografische Methoden und über die Elementaranalyse. Ausgewählte Cellulosederivate wurden zu Prüfkörpern verarbeitet und Festigkeitsuntersuchungen durchgeführt. Aus den gewonnen Ergebnissen in Zusammenhang mit den Verarbeitungseigenschaften wurden geeignete Materialien ausgewählt, um die Faser-Matrixhaftung mit Naturfasern zu untersuchen.:1. Einleitung 1 2. Theoretische Grundlagen 3 2.1 Verbundwerkstoffe 3 2.1.1 Definition und Eigenschaften 3 2.1.2 Fasern 3 2.1.3 Matrix 6 2.1.4 Faser-Matrixhaftung 7 2.1.5 Bestimmung der Faser-Matrixhaftung 8 2.2 Biocomposite 9 2.2.1 Biopolymere 9 2.2.2 Biopolymere als Matrix 10 2.2.2.1 Biopolymere auf Basis von Cellulose 10 2.2.2.2 Biopolymere auf Basis von Lignin 14 2.2.3 Naturfasern 19 2.2.4 Beeinflussung der Faser-Matrixhaftung 20 2.2.4.1 Fasermodifikationen 20 2.2.4.2 Matrixmodifikationen 23 2.3 Einflussmöglichkeiten auf die Verarbeitung von Polymeren 25 2.3.1 Innere Weichmachung 26 2.3.2 Äußere Weichmachung und weitere Additive 29 2.4 Acylierungsreaktionen 30 2.4.1 Acylierungsreaktionen an Cellulose 30 2.4.2 Acylierungsreaktionen am Lignin 33 3. Materialien und Methoden 34 3.1 Chemikalien 34 3.2 Synthesen und Modifikation der Matrixmaterialen 35 3.2.1 Verseifung von CAB 35 3.2.2 Synthese von Ligninacetat 36 3.2.3 Synthese von Celluloseoctanoat 36 3.2.4 Acylierung der Octanoate 37 3.2.4.1 Synthese von Celluloseacetooctanoat 37 3.2.4.2 Synthese von Cellulosepropiooctanoat 37 3.3 Strukturelle Untersuchungen 38 3.3.1 GC-FID 38 3.3.1.1 DS-Ermittlung 38 3.3.1.2 Ermittlung des Acetylgehaltes von Ligninacetat 40 3.3.2 Bestimmung der gesamten Hydroxylgruppen des Ligninacetates 41 3.3.3 Elementaranalyse 41 3.3.4 13C Festkörper-NMR 42 3.3.5 Ramanspektroskopie 43 3.3.6 FT-IR-Spektroskopie 43 3.3.7 XRD 43 3.3.8 Löseversuche 44 3.3.9 Pyrolyse-GC-MS 44 3.4 Thermische Analysen 45 3.4.1 DSC 45 3.4.2 Thermogravimetrische Untersuchungen (TGA) 46 3.4.3 Schmelzversuche 47 3.5 Verarbeitung der Polymere 47 3.5.1 Mischen der Polymere 47 3.5.2 Beimischung der Fasern 47 3.5.3 Herstellung von Zugprüfkörpern 47 3.6 Untersuchung der Prüfkörper 48 3.6.1 Zugprüfung 48 3.6.2 Dynamisch-mechanische Analyse (DMA) 48 3.6.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 48 4. Ergebnisse und Diskussion 49 4.1 Modifizierte konventionelle Celluloseester 49 4.1.1 Auswahl der Modifizierungsart und des Celluloseesters 49 4.1.2 Modifizierung 49 4.1.3 Charakterisierung 49 4.1.3.1 Einfluss der Verseifung auf die DS-Werte der Celluloseester 49 4.1.3.2 Einfluss des DS auf die Löslichkeit der verseiften Ester 54 4.1.3.3 Einfluss des DS auf die thermischen Eigenschaften 55 4.1.3.4 Einfluss der Verseifung auf die Kristallinität von CABs 58 4.2 Synthetisierte Celluloseester mit langkettigen Alkylresten 60 4.2.1 Auswahl der Syntheseart und der herzustellenden Celluloseester 60 4.2.2 Celluloseoctanoat 61 4.2.2.1 Einfluss der Reaktionszeit auf den DS und die molekulare Struktur von Celluloseoctanoat 61 4.2.2.2 Einfluss des DS auf die thermischen Eigenschaften von Celluloseoctanoaten65 4.2.3 Mischester auf der Basis von Celluloseoctanoat 69 4.2.3.1 Chemische Eigenschaften 69 4.2.3.2 Einfluss auf die thermischen Eigenschaften von Mischestern auf der Basis von Celluloseoctanoat 74 4.3 Synthese von Ligninacetat 87 4.3.1 Auswahl des Lignins und der Syntheseart 87 4.3.2 Modifizierung 87 4.3.2.1 Chemische Eigenschaften 87 4.3.2.2 Thermische Eigenschaften 90 4.4 Mischungen von Ligninacetat und CAB 91 4.4.1 Auswahl der Polymere 91 4.4.2 Charakterisierung 92 4.4.3 Polymerkompatibilität der Komponenten 93 4.5 Verwendung der Biopolymere im Spritzguss 94 4.5.1 Prüfkörper aus verseiftem CAB 95 4.5.1.1 Verarbeitungseigenschaften 95 4.5.1.2 Festigkeiten 95 4.5.2 Mischungen von CAB mit Ligninacetat 97 4.5.2.1 Verarbeitungseigenschaften 97 4.5.2.2 Festigkeiten 98 4.5.2.3 Einfluss des Mischungsverhältnisses auf die Glasübergangstemperatur 99 4.5.3 Äußere Weichmacher und weitere Additive 102 4.5.3.1 Verarbeitungseigenschaften von CAB mit TBC 102 4.5.3.2 Festigkeiten von CAB mit TBC 103 4.5.3.3 Thermische Eigenschaften von CAB mit TBC 107 4.5.3.4 Verarbeitungseigenschaften von CAB mit Harnstoff und Montmorillonit 109 4.5.3.5 Festigkeiten von CAB mit Harnstoff und Montmorillonit 110 4.5.3.6 Thermische Eigenschaften von CAB mit Harnstoff und Montmorillonit 113 4.5.3.7 Verarbeitungseigenschaften von CAB mit Stabaxol und Inositol 114 4.5.3.8 Festigkeiten von CAB mit Stabaxol und Inositol 115 4.5.3.9 Thermische Eigenschaften von CAB mit Stabaxol und Inositol 117 4.6 Verwendung der Biopolymere für Biocomposite 119 4.6.1 Verarbeitungseigenschaften 119 4.6.2 Festigkeiten 120 4.6.3 Bruchmorphologie 121 5. Zusammenfassung und Ausblick 123 6. Anhang 127

Den empiriska studien syftar till att bidra till en ökad förståelse för hur uppgiftskontext påverkar flerspråkiga elever i problemlösningsprocessen vid arbete med textbaserade problemlösningsuppgifter. För att finna hur de flerspråkiga eleverna påverkas av uppgiftskontexten, samt vilka strategier eleverna tilltar om de upplever svårigheter i tolkningsfasen har observationer och intervjuer använts som datainsamlingsmetoder. Studien bygger på observationer och intervjuer av åtta flerspråkiga elever som genomförde fyra textbaserade problemlösningsuppgifter. Den insamlade empirin analyserades med hjälp av Pólyas olika problemlösningsfaser samt en tematisk analys. Studiens resultat visar att flerspråkiga elevers tolkning av ett matematiskt problem påverkas av uppgiftskontexten. Uppgiftskontexten påverkar vidare eleverna genom problemlösningsprocessen. Resultatet visar även att det finns flera strategier som flerspråkiga elever använder när de har svårigheter i tolkningsfasen bland annat; chansning, be om hjälp och omläsning.

Att elever ofta känner sig utanför utbildningen i matematik verkar vara ett problem i många skolor. Potentiella orsaker till detta tycks vara att eleverna visar på olika kunskapsnivåer samt olika engagemang och/eller intresse för ämnet. Syftet med denna studie är att öka kunskap om hur lärare använder laborativt material i syfte att öka inkluderingen i sina klassrum. Resultatet presenteras genom tre faser av matematiklektionen. Studien är en systematisk litteraturöversikt där tidigare forskning om ämnet har analyserats. 27 artiklar har analyserats i processen. Huvudresultaten indikerar på att lärare använder laborativt material i den inledande fasen av lektionen och huvudfasen men inte i processen att analysera elevernas kunskap. Materialet används för att förbättra lärandet och öka engagemanget och deltagandet / The fact that students often feel excluded from the education in mathematics seems to be a problem in many schools. Potential reasons behind this vary from different knowledge levels to different engagement and or interest towards the subject. The aim of this study is to gather knowledge about how teachers use manipulative materials with the intention of enhancing inclusion in their classrooms. The result is presented through three phases of the mathematical lesson. The study is a systematic literature review where previous research about the subject has been analyzed. 27 articles have been analyzed in the process. The main results indicate that teachers use manipulative materials in the initial phase of the lesson and the main phase but not in the process of analyzing the students’ knowledge. The material is used to enhance learning and increase engagement and participation

Der großindustrielle Einsatz von langfaserverstärkten Kunststoffen in strukturell tragenden Strukturen steht aufgrund der komplexen Abhängigkeit des Eigenschaftsprofils von den gewählten Herstellungsrandbedingungen noch immer am Anfang. Während der Herstellung können sich die Fasern innerhalb der Polymermatrix, aufgrund von unterschiedlichen Wechselwirkungen umorientieren. Darüber hinaus kann es während der Formfüllung von komplexen Strukturbereichen zu einer Faser-Matrix-Separation (FMS) kommen. Eine zuverlässige Vorhersage des Bauteilverhaltens kann daher nur erreicht werden, wenn technologische Einflüsse aus der gesamten Historie des Herstellungsprozesses berücksichtigt werden. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit die Leistungsfähigkeit einer vollständig durchgängigen virtuellen Prozesskette am Beispiel eines glasfaserverstärkten SMC-Werkstoffs entwickelt und anhand unterschiedlicher Kriterien bewertet. Aufgrund der großen Auswahl an unterschiedlichen Lösungsansätzen zur Umsetzung einer integrativen Simulationskette besteht aktuell noch eine große Unsicherheit bei der Nutzung und Anwendung der unterschiedlichen Tools. Dahingehend soll diese Arbeit dem Anwender eine Entscheidungshilfe geben, indem die vorgestellten Modelle anhand von zwei unterschiedlichen komplexen Bauteilformen mittels unterschiedlicher Kriterien sowohl in der Abschätzung der Herstellungsgenauigkeit als auch in der mechanischen Auslegung mittels einer integrativen Simulation getestet und verglichen werden.:1 Einleitung 1.1 Problemstellung und Zielsetzung 2 Stand der Forschung 2.1 Sheet Moulding Compound 2.1.1 Definition und Charakteristika 2.1.2 Verarbeitung von SMC-Halbzeugen 2.2 Prozessinduzierte Eigenschaftsverteilung bei SMC-Werkstoffen 2.2.1 Faser-Suspensions-Regionen 2.2.2 Faserorientierungsverteilung 2.2.3 Faser-Matrix-Verteilung 2.2.4 Einfluss der Fasertopologie auf die mechanischen Eigenschaften von SMC-Werkstoffen 3 Integrative Simulation von langfaserverstärkten Pressmassen 3.1 Fließpresssimulation SMC 3.1.1 Grundlagen der Prozesssimulation für die SMC-Verarbeitung 3.1.2 Überblick Prozesssimulationsmethoden 3.1.3 Tensorbasierte Ansätze 3.1.4 Direktmodellierte Ansätze 3.2 Mappingverfahren für integrative Simulation 3.3 Struktursimulation für SMC-Werkstoffe 3.3.1 Grundlagen der Struktursimulation 3.3.2 Übersicht verwendeter Homogenisierungsansätze 3.3.3 Effektive-Feld-Theorie 3.3.4 Festigkeits- und Versagenskriterien 4 Materialcharakterisierung von SMC 4.1 Materialauswahl und Probenherstellung 4.1.1 Materialsystem 4.1.2 Probenherstellung 4.1.3 Bewertung der Pressprofile zur Probenherstellung 4.2 Ermittlung der prozesstechnischen Parameter 4.2.1 Dichte und thermische Eigenschaften 4.2.2 Rheologische Eigenschaften 4.2.3 Faser-Interaktionskoeffizienten 4.2.4 Mechanische Faserkennwerte 4.3 Analyse der Faserverteilung und -architektur 4.3.1 Präparation der Prüfkörper 4.3.2 Analyse des Faservolumengehalts 4.3.3 Analyse der Faserarchitektur 4.3.4 In-Situ CT-Analyse 4.4 Werkstoffmechanische Charakterisierung 4.4.1 Harzpaste 4.4.2 Zugversuch 4.4.3 Biegeversuch 4.4.4 Validierungstest auf Komponentenebene – Punchtest 4.4.5 Validierungstest auf Komponentenebene – Wabendrucktest 5 Ergebnisse der Prozesssimulation für die SMC-Verarbeitung 5.1 Kriterien zur Bewertung der SMC-Prozesssimulation 5.1.1 Annahmen 5.1.2 Bewertungskriterien 5.2 Prozesssimulation der Plattengeometrie 5.2.1 Tensorbasiertes Modell – 2D-Formulierung 5.2.2 Tensorbasiertes Modell – 3D-Formulierung 5.2.3 Kinematisches Modell 5.2.4 Stokes’sches-Dynamik-Modell – schwache Kopplung 5.2.5 Stokes’sches-Dynamik-Modell – starke Kopplung 5.2.6 Bewertung und Vergleich 5.3 Prozesssimulation der Wabengeometrie 5.3.1 Tensorbasiertes Modell – 2D-Formulierung 5.3.2 Tensorbasiertes Modell – 3D-Formulierung 5.3.3 Kinematisches Modell 5.3.4 Stokes’sches-Dynamik-Modell – schwache Kopplung 5.3.5 Stokes’sches-Dynamik-Modell – starke Kopplung 5.3.6 Bewertung und Vergleich 6 Integrative Struktursimulation für die SMC-Verarbeitung 6.1 Numerische Methoden – Annahmen und Modellbeschreibung 6.2 Validierung des prozesssimulations-basierten integrativen Simulationsansatzes – Grundlagenversuche 6.2.1 CT-basierter Ansatz 6.2.2 Tensorbasiertes Modell – 2D-Formulierung 6.2.3 Tensorbasiertes Modell – 3D-Formulierung 6.2.4 Kinematisches Modell 6.2.5 Stokes’sches-Dynamik-Modell – starke Kopplung 6.2.6 Keine Berücksichtigung von prozessintegrierten Daten 6.2.7 Bewertung und Vergleich der Grundlagenversuche 6.3 Validierung des prozesssimulations-basierten integrativen Simulationsansatzes – Wabendruckversuche 6.3.1 CT-basierter Ansatz 6.3.2 Tensorbasiertes Modell – 2D-Formulierung 6.3.3 Tensorbasiertes Modell – 3D-Formulierung 6.3.4 Kinematisches Modell 6.3.5 Stokes’sches-Dynamik-Modell – starke Kopplung 6.3.6 Keine Berücksichtigung von prozessintegrierten Daten 6.3.7 Bewertung und Vergleich der Wabendruckversuche 6.4 Fazit ganzheitlich integrativer Simulationsansätze für die SMC-Verarbeitung 7 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis A Anhang A.1 Darstellung Faserorientierungszustände A.2 Analytische Lösung Eshelby Tensor A.3 Rekonstruktion des Faserorientierungstensors 4. Ordnung A.4 Übersicht Herstellungsbedingungen der SMC- und Reinharzprüfkörper A.5 Pressenverläufe der Wabenherstellung A.6 Reaktionsmodell SMC A.7 FVG Ergebnisse aus CT-Analyse der Wabenkonfiguration A und B A.8 Auswertung FOT Prozesssimulation UT30 und UT90 A.9 Herleitung Hele-Shaw-Ansatz A.10 Auswertung FVG der Wabenkonfiguration A und B – feines Netz A.10.1 Tensorbasiertes Modell A.10.2 Kinematisches Modell A.10.3 Stokes’sches-Dynamik-Modell – starke Kopplung A.11 Auswertung Steifigkeit und Festigkeit – Grundlagenversuche A.12 Darstellung Kraft-Weg- und Energie-Weg-Verläufe – Wabendruckversuche