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Bildquelle		 Sortiermaschine

Ziel der Aufgabe ist es, eine Apparatur zu entwerfen und zu bauen, mit deren Hilfe in 4 Minuten drei verschiedene Sorten von Stoffen bzw. Teilchen aus einem völlig durchmischten Ausgangsmaterial, bestehend aus einer möglichst großen Menge von
Stoffen oder Teilchen mit drei eindeutig verschiedenen Eigenschaften möglichst effizient getrennt werden können.

Dabei sind folgende Regeln einzuhalten:
  • Es soll ein beliebiges drei-komponentiges Gemisch möglichst vieler Teilchen mit minimalen Abmessungen von 5mm (in mindestens einer Raumrichtung) in seine einzelnen Komponenten getrennt werden. Art, Form und Eigenschaften der Teilchen und auch die Sortiermechanismen sind frei wählbar. Das Ausgangsmaterial kann z.B. ein Gemisch aus Schrauben, Muttern und Nägeln, oder ein Gemisch aus Kreisen, Dreiecken und Vierecken sein. Es müssen drei, eindeutig unterscheidbare Komponenten sein.

  • Das Ausgangsmaterial muss zufällig und vollständig gemischt sein, und es ist vorteilhaft, verschiedene Sortiermechanismen zu verwenden (also nicht z.B. zweimal "sieben"; siehe unten), die gleichzeitig oder nacheinander ablaufen können.
  • Die Gesamtzahl N aller Teilchen im Ausgangszustand muss bekannt sein, und es müssen jeweils gleich viele Teilchen einer Komponente enthalten sein. In maximal 4 Minuten soll das gesamte Ausgangsmaterial (nach Möglichkeit ohne Fremdeinwirkung) verarbeitet, und alle Komponenten möglichst effektiv getrennt werden. Es darf aber auch nach dem ersten Sortiervorgang der "Rest" wieder "oben" (z.B. in eine 2.Öffnung) eingefüllt werden, oder ein zweiter Filter montiert / eingerichtet / eingestellt werden, und das Rest-Gemisch ein zweites Mal vollständig verarbeitet werden.
  • Bewertet wird nach der Formel: P = E(1) * E(2) * S * N Dabei bezeichnet (E1) die Effizienz der ersten und E(2) die Effizienz der zweiten Sortierung (jeweils in %); S ist die Anzahl der Sortiermechanismen und N ist die Gesamtzahl aller Teilchen im Ausgangszustand. Die Effizienz bezeichnet den prozentualen Anteil der aussortierten Teilchen, bezogen auf die Gesamtzahl der Teilchen dieser Sorte vor der Sortierung. Beispiel: Die Apparatur enthält je 100 Schrauben, Muttern und Nägel, also N = 300 Teilchen. Nach Ablauf der ersten Sortierung sind z.B. insgesamt 80 Schrauben erfolgreich aussortiert worden (20 Schrauben wurden also nicht erfasst), dann ist entsprechend E(1) = 80%. Nach Ablauf des zweiten Sortiervorgangs (der auch gleichzeitig stattfinden kann) seien aus dem Restgemisch z.B. insgesamt 70 Muttern erfolgreich aussortiert worden (30 Muttern wurden also nicht erfasst), dann ist entsprechend E(2) = 70%. Wenn in beiden Fällen derselbe Sortiermechanismus verwendet wurde, dann ist S = 1, wenn aber zwei verschiedene Sortiermechanismen verwendet wurden, dann ist S = 2. Damit folgt dann für die Gesamtpunktzahl P = 0,8 * 0,7 * 1 * 300 = 168. Die Gesamtpunktzahl entscheidet über die Reihenfolge der Platzierung. Beachte, dass sich mit zwei verschiedenen Sortiermechanismen die Punktzahl leicht verdoppeln lässt!

    Bewertungskriterien sind:

  • Gesamteffizienz.der Sortierung, entsprechend der Gesamtpunktzahl