Mit dem Monterey Bay Aquarium Research Institute zusammen auf dem Weg zu einem tieferen Verständnis

Das Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) erforscht seit mehr als 30 Jahren unsere Ozeane und untersucht alles – vom Axial Seamount und dem aktiven Unterwasservulkan entlang der Juan de Fuca Ridge vor der Küste von Oregon bis hin zur Untersuchung von Methan und Kohlenwasserstoffen im Schlamm in der Arktis und mehr.

Die umfangreiche Forschung des MBARI ist von größter Bedeutung für ein besseres Verständnis des Ausmaßes des Klimawandels geworden, wobei der Schwerpunkt auf der biologischen Reaktion von Stressoren auf die Weltmeere liegt.

Nirgendwo ist das Phänomen des Klimawandels unmittelbarer als in unseren Weltmeeren und Küstenregionen. Obwohl die Veränderung in den Ozeanen relativ langsam ist, können stetige Temperaturanstiege, jahreszeitliche Schwankungen und wichtige Ereignisse enorme Auswirkungen haben und aquatisches Leben vom Boden des Meeres in die mittleren und oberen Bereiche zwingen.

MBARI hat diese Prozessänderungen mit Methoden wie der Tiefwasserkartierung in drei- bis viertausend Metern Tiefe unter der Meeresoberfläche, der Sammlung von Sonardaten, der Messung von Turbulenzen und Biolumineszenz an bis zu 150 Tagen pro Jahr untersucht. 

Zur Durchführung dieser Studien verwendet MBARI seine eigene proprietäre Technologie, darunter autonome Unterwasserfahrzeuge mit großer Reichweite (LRAUVs, Long-Range Autonomous Underwater Vehicles), die so konzipiert sind, dass sie alle 30 Tage messen, sammeln und filmen können.

Altium Designer und Altium 365 haben maßgeblich dazu beigetragen, diese autonomen Unterwasserfahrzeuge (AUVs) zu entwerfen, welche die wichtigsten Aufgaben von MBARI unterstützen und gleichzeitig die Entwicklungszeit drastisch verkürzen.

Altium 365 nutzt die CAD-spezifische Intelligenz, um Designdaten so zu speichern, dass die Projekte und die Versionshistorie im Internet zugänglich und einfach zu navigieren sind. Auf diese Weise kann das Forschungs- und Entwicklungsteam von MBARI von jedem Ort der Welt aus arbeiten – sogar wenn sie sich auf dem Meer befinden. 

Mit Altium auf Anhieb alles richtig machen

Bei der Entwicklung von LRAUVs und AUVs müssen umfangreiche Ressourcen auf kleinstem Raum untergebracht werden, unter anderem 5000-Watt-Lithium-Ionen-Batterien, die in einem luftdichten Blechdruckgehäuse untergebracht sind.

Hans Thomas, AUV Supervisor, Division of Marine Operations bei MBARI, erklärt: „Die Arbeit meiner Gruppe besteht darin, einige ziemlich komplexe Baugruppen zu erstellen wie z. B. PCBs, die mit stark eingeschränkten Vorrichtungen verbunden sind, bei denen alles innerhalb des Druckgehäuses enthalten ist. Die Fähigkeit der Software von Altium, eng mit dem mechanischen CAD-Aspekt unserer Designs zusammenzuarbeiten, hat entscheidend dabei geholfen, Zeit zu sparen und das Fehlerpotenzial im späteren Fertigungsprozess zu reduzieren.“

Altium Designer, der über die integrierte 365-Plattform von Altium mühelos zugänglich ist, war für Thomas und sein Team von unschätzbarem Wert, da er sich nahtlos in ihre mechanischen CAD-Tools integrieren ließ.

Wie Thomas erklärt: „Für uns ist es entscheidend sicherzustellen, dass alle Komponenten auf der Leiterplatte in das AUV-Fahrgestell passen. Mit Altium Designer können wir schon früh erkennen, wie alles zusammenpasst. Auch die Arbeit mit fortschrittlicheren Bauteilen ist mit der umfangreichen Bauteilbibliothek von Altium viel einfacher. Die Möglichkeit, die von uns benötigten Teile an einem Ort zu finden, hat uns viel Zeit gespart.“ 

Erweiterte Integration für ein nahtloses Design

Die Fähigkeit, Schaltpläne und Footprints in verschiedenen Phasen des Designprozesses anzupassen, ist für Thomas und sein Team von wesentlicher Bedeutung, und zwar nicht nur aufgrund des begrenzten physischen Raums, mit dem sie arbeiten, wenn sie kundenspezifische Leiterplatten für AUVs entwerfen.

Die hochspezialisierten Unterwasserfahrzeuge benötigen mehrere Lithium-Ionen-Batterien – darunter 55 Batterien, die auf drei kundenspezifischen Leiterplatten mit mehreren Bauteilen in einem luftdichten Fahrgestell montiert sind. Deshalb müssen Thomas und sein Team schon in der frühen Designphase wissen, dass die Leiterplatten perfekt passen. Die Leiterplatten können nach ihrer Herstellung bis zu 5000 USD kosten, so dass nur wenig Spielraum für Fehler bleibt.

Glücklicherweise macht es Altium Designer Thomas leicht, Änderungen lange vor der Herstellungsphase vorzunehmen. Thomas sagt: „Als Manager schaue ich mir nicht nur ein Word-Dokument oder eine PDF-Datei eines bestimmten PCB-Designs an; ich kann mit Altium 365 die gesamte Leiterplatte sehen und freigeben, vom Schaltplan bis zur 3D-Ansicht. Jedes Mal, wenn Sie etwas am Design ändern, erhalten Sie sehr sorgfältige Nachverfolgungen, Footprints und Revisionen, was die Versionskontrolle viel einfacher macht und Papierprozesse eliminiert. Dies machte den gesamten Design- und Herstellungsprozess viel schneller und einfacher.

Thomas erklärt weiter: „Die Zusammenarbeit mit Elektro- und Maschinenbauingenieuren während der Designphasen war für uns wirklich entscheidend. Die Möglichkeit, Leiterbahnen mit hoher Stromdichte innerhalb von Altium zu identifizieren, war für unsere Hochstrom-Designs fantastisch. Bei der Beschäftigung mit Hochstrom-Designs ist es entscheidend, Probleme sehr früh zu erkennen. Den Punkt zu erreichen, an dem alles auf Anhieb funktioniert

war großartig.“

Mit dem Einsatz von Altium 365 kann Thomas sogar weit von der Küste weg, 

auf dem Meer, auf seine Designs zugreifen, was die Fernarbeit auf ein ganz höheres Niveau bringt. 

Bereitstellung von Daten zur Förderung der wesentlichen Forschung

Mit schnelleren Produktionszyklen bei der Entwicklung robuster LRAUVs und AUVs, die so konstruiert sind, dass sie wochen- bis monatelangem Untertauchen standhalten, war MBARI in der Lage, Fahrzeuge kontinuierlich für 100 bis 150 Tage pro Jahr einzusetzen und jeden Monat neue Aufgaben zu starten.

Durch die Erforschung der Art und Weise, wie sich unsere Ozeane verändern, konnte das MBARI Daten liefern, die für unser Verständnis des Klimawandels sowie wichtiger ozeanischer Ereignisse und der Verbreitung schädlicher Algenblüten und deren Auswirkungen auf die Küstenregionen unerlässlich sind.

Diese wichtigen Daten können das kollektive Verständnis leiten und zeigen, wie wichtige Maßnahmen zum Ausgleich des Klimawandels und zum Schutz unserer Weltmeere umgesetzt werden können, von der Reduzierung der Kohlenstoffemissionen bis zur Schaffung tragfähiger Alternativen zu Kunststoffen und anderen biologisch nicht abbaubaren Materialien. Mit etwas Hilfe von Altium trägt das Monterey Bay Aquarium Research Institute dazu bei, unseren gefährdeten Planeten mit jeweils einem unerschrockenen Unterwasserfahrzeug nach dem anderen zu schützen.