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In den letzten Jahren hat der Einsatz von graphischen Datenverarbeitungsanlagen auf dem technischen, naturwissenschaftlichen und kommerziellen Sektor immer mehr an allgemeinem Interesse und Bedeutung gewonnen. Diese Entwicklung hat neue Aspekte und Probleme in bezug auf Anwendungsmöglichkeiten, Programmierung, Datenstrukturen sowie der Hard- und Software dieser Anlagen hervorgerufen. Zur Zeit werden von verschiedenen Institutionen die Einsatzmöglichkeiten graphischer Datenverarbeitungsanlagen in den Funktionsbereichen Konstruktion und Arbeitsvorbereitung untersucht. Der folgende Beitrag zeigt eine kurze Übersicht über die verschiedenen programmiertechnischen Probleme sowie eine Auswahl von Programmbeispielen, die am Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre der RWTH Aachen entwickelt wurden. Bei den Bildschirmsystemen wird zwischen zwei Arten unterschieden. Aktive Bildschirmeinheiten besitzen als äußeres Merkmal einen Lichtstift und eine Funktionstastatur zur Programmverzweigung. Passive Bildschirmeinheiten lassen demgegenüber einen Eingriff in das Programm in der oben aufgeführten Form nicht zu. Zwischen diesen extremen Formen gibt es noch eine Reihe Mischformen. Die in Aachen zur Verfügung stehende Anlage arbeitet aktiv und wird im nachfolgenden Kapitel näher beschrieben.
CAD/CAM - Compass Maschinenbau. Ein Leitfaden für die optimale Systemauswahl CAD/CNC/CAM/CAE/PPS
(1993)
Nutzwertanalyse von CAD - Systemen der unteren und mittleren Preisklasse für dem Maschinenbau
(1985)
Die technischen und wirtschaftlichen Anforderungen, die heutzutage an moderne Maschinen, Geräte und Apparate gestellt werden, steigen ständig. Immer häufiger sehen sich die Konstrukteure gezwungen, geforderte Funktionen mit Hilfe zugekaufter Normeinzelteile, Bauelemente und Funktionsgruppen zu erfüllen. Bei dieser Entwicklung vergrößert sich die Zahl der von den Spezialherstellern angebotenen Zukaufteile überproportional, in gleichem Maße geht dem Anwender die Übersicht über das Zukaufteilespektrum verloren. Zunächst wird in diesem Bericht diese Entwicklung anhand einer im allgemeinen Maschinenbau durchgeführten Befragung aufgezeigt. Anschließend soll darauf aufbauend ein Ordnungssystem vorgestellt werden, welches jedem Unternehmen wieder eine Übersicht über das am Markt angebotene Zukaufteilespektrum ermöglicht.
Recent analysis of scientific data from Cassini and earth-based observations gave evidence for a global ocean under a surrounding solid ice shell on Saturn's moon Enceladus. Images of Enceladus' South Pole showed several fissures in the ice shell with plumes constantly exhausting frozen water particles, building up the E-Ring, one of the outer rings of Saturn. In this southern region of Enceladus, the ice shell is considered to be as thin as 2 km, about an order of magnitude thinner than on the rest of the moon. Under the ice shell, there is a global ocean consisting of liquid water. Scientists are discussing different approaches the possibilities of taking samples of water, i.e. by melting through the ice using a melting probe. FH Aachen UAS developed a prototype of maneuverable melting probe which can navigate through the ice that has already been tested successfully in a terrestrial environment. This means no atmosphere and or ambient pressure, low ice temperatures of around 100 to 150K (near the South Pole) and a very low gravity of 0,114 m/s^2 or 1100 μg. Two of these influencing measures are about to be investigated at FH Aachen UAS in 2017, low ice temperature and low ambient pressure below the triple point of water. Low gravity cannot be easily simulated inside a large experiment chamber, though. Numerical simulations of the melting process at RWTH Aachen however are showing a gravity dependence of melting behavior. Considering this aspect, VIPER provides a link between large-scale experimental simulations at FH Aachen UAS and numerical simulations at RWTH Aachen. To analyze the melting process, about 90 seconds of experiment time in reduced gravity and low ambient pressure is provided by the REXUS rocket. In this time frame, the melting speed and contact force between ice and probes are measured, as well as heating power and a two-dimensional array of ice temperatures. Additionally, visual and infrared cameras are used to observe the melting process.
Melting probes are a proven tool for the exploration of thick ice layers and clean sampling of subglacial water on Earth. Their compact size and ease of operation also make them a key technology for the future exploration of icy moons in our Solar System, most prominently Europa and Enceladus. For both mission planning and hardware engineering, metrics such as efficiency and expected performance in terms of achievable speed, power requirements, and necessary heating power have to be known.
Theoretical studies aim at describing thermal losses on the one hand, while laboratory experiments and field tests allow an empirical investigation of the true performance on the other hand. To investigate the practical value of a performance model for the operational performance in extraterrestrial environments, we first contrast measured data from terrestrial field tests on temperate and polythermal glaciers with results from basic heat loss models and a melt trajectory model. For this purpose, we propose conventions for the determination of two different efficiencies that can be applied to both measured data and models. One definition of efficiency is related to the melting head only, while the other definition considers the melting probe as a whole. We also present methods to combine several sources of heat loss for probes with a circular cross-section, and to translate the geometry of probes with a non-circular cross-section to analyse them in the same way. The models were selected in a way that minimizes the need to make assumptions about unknown parameters of the probe or the ice environment.
The results indicate that currently used models do not yet reliably reproduce the performance of a probe under realistic conditions. Melting velocities and efficiencies are constantly overestimated by 15 to 50 % in the models, but qualitatively agree with the field test data. Hence, losses are observed, that are not yet covered and quantified by the available loss models. We find that the deviation increases with decreasing ice temperature. We suspect that this mismatch is mainly due to the too restrictive idealization of the probe model and the fact that the probe was not operated in an efficiency-optimized manner during the field tests. With respect to space mission engineering, we find that performance and efficiency models must be used with caution in unknown ice environments, as various ice parameters have a significant effect on the melting process. Some of these are difficult to estimate from afar.