Lebenszyklus und Nutzung des digitalen Zwillings in der Produktion
Johannes Ellinger | iwb München
Ebenso wie die reale Werkzeugmaschine durchläuft auch ihr digitaler Zwilling verschiedene Phasen innerhalb seines Lebenszyklus, welche nicht nur seine Entwicklung, sondern auch seine Anwendungen maßgeblich bestimmen. In der Erstellungsphase wird mit einem strukturmechanischen Simulationsmodell der realen Werkzeugmaschine das „Rückgrat“ des digitalen Zwillings aufgebaut und gegebenenfalls um ein Prozessmodell ergänzt. Entscheidende Aspekte dieser Phase sind unter anderem die genaue Abbildung der auftretenden Dämpfungseffekte und eine recheneffiziente Modellierung. Hauptnutzen in diesem Lebensabschnitt ist die Verschlankung des Entwicklungsprozesses der realen Maschine durch die Verwendung digitaler anstelle kostspieliger, physischer Prototypen. In der anschließenden Aktualisierungsphase wird der digitale Zwilling so kalibriert, dass er das reale Maschinenverhalten bestmöglich abbildet. Durch Wiederholung dieses Vorgangs in regelmäßigen Abständen können wichtige Informationen über den Verschleiß der Maschine gewonnen werden. In den Nutzungsphasen – hier können die Abschnitte Vorabsimulation, Bearbeitung und Auswertung unterschieden werden – kann zum Beispiel der Zerspanprozess optimal geplant werden. Im Falle von unvorhergesehenen Abweichungen ermöglicht es der digitale Zwilling weiterhin, noch während der Bearbeitung korrigierend einzuwirken und so ungewollte Schwingungen mit großen Amplituden zu vermeiden. Zuletzt ist auf diese Weise auch eine vollständig digitale Prozesskontrolle möglich.