International Center for Networked, Adaptive Production

Digitaler Zwilling im Produktlebenszyklus

Oberstes Ziel bei der Herstellung von High-Tech-Produkten ist es stets, alle vorgegebenen Toleranzen einzuhalten. Dazu ist es wichtig, alle Daten aufzuzeichnen, die Hinweise auf die Entwicklung von Änderungen des Zustands entlang der Prozesskette geben können. Durch Sensoren in Maschinen und Anlagen lassen sich wertvolle Informationen gewinnen, an denen der Anwender sehen kann, ob eine Toleranzverletzung droht oder nicht.

Alle Produktions- und Sensordaten werden individuell für jedes Produkt gespeichert – im Digitalen Zwilling, der dadurch eine vollständige Produktionshistorie einschließlich der Projekt- und Auftragsdaten enthält. Dieser kann durch Identifikationssysteme dem individuellen Bauteil zugeordnet werden und steht so für jeden weiteren Prozessschritt zur Verfügung. Die erweiterten Produktdatenmodelle stellen relevante Daten der Fertigungshistorie kontextbasiert für Analysen bereit und beschleunigen so die Prozessentwicklung und -optimierung in der Einzel- und Serienfertigung.

Die Herausforderung ist hier, jedem aufgezeichneten Datensatz einen eindeutigen Verweis auf Ort und die Zeit hinzuzufügen, damit verschiedene Sensordaten wie Hallentemperatur, Vibrationen der Maschine oder eingestellte Prozessparameter richtig zugeordnet werden können. Im Schadensfall besteht damit die Möglichkeit, im Prozess zurück zu verfolgen, wo und unter welchen Bedingungen der Fehler entstanden ist.

Nutzen des Digitalen Zwillings in der Fertigung

  • Detaillierte Erhebung und Speicherung aller relevanten Prozessdaten entlang der gesamten Fertigungsprozesskette
  • Schnellere Rückführung von Informationen zu Fertigungsfehlern und Bauteildefekten auf den jeweiligen Fertigungsschritt
  • Passgenauere und adaptierte Reparaturprozesse durch Kenntnis der gesamten Produkthistorie entlang des Produktlebenszyklus
  • Höhere Maschinenverfügbarkeit mit geringeren Ausfallzeiten und schnellerer Reaktion auf Maschinenausfälle durch prädiktive Wartung der Werkzeugmaschinen

Pilotlinien zum Einsatz des Digitalen Zwillings

Serienfertigung von Turbinenkomponenten

Wirtschaftlichere Prozessketten und der Nachweis von Zertifizierungspflichten sind die Ziele, die in der Serienfertigung von Turbinenkomponenten durch die Verwendung von Echtzeit-Fertigungsdaten erreicht werden sollen. Die Daten werden anhand standardisierter Schnittstellen erhoben und stehen entlang der gesamten Prozesskette für die Simulation und Dokumentation zur Verfügung.

Fertigung und Reparatur von Gasturbinenschaufeln

Für die Fertigung und Reparatur von Gasturbinenschaufeln werden virtuelle Plaunungs-Tools wie die Prozesssimulation und die Prozesskettenrekonfiguration für die additive und subtraktive Fertigungs- und Reparaturprozesse wie das Fräsen und das Laser Metal Deposition (LMD) anhand konkreter Anwendungsfälle untersucht. Indem die Realdaten während der Prozesse detailliert aufgezeichnet werden, lassen sich Muster aufdecken, die eine gezielte Adaption der Prozesse entlang der Prozesskette erlauben. Optimierte Planungstools nutzen die Datendurchgängigkeit und stellen Planungstransparenz sicher.