Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse
Virtuelle Abbildung hilft bei Inbetriebnahme, Schulung, Wartung und im Vertrieb
Eine Elektronenstrahlschweißanlage ist eine komplexe Werkzeugmaschine, bei der ein Werkstück mit Hilfe eines gebündelten Strahls hochbeschleunigter Elektronen im Vakuum auf einer möglichst kleinen Fläche erwärmt wird. Dadurch schmilzt das Material, verdampft teilweise und es entsteht eine sehr schmale Schweißnaht. Dieses Verfahren wird beispielsweise in der Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. Je nach Produkt unterscheiden sich die Anforderungen an die Elektronenstrahlschweißanlage, so dass die Herstellung dieser Anlagen zum Sondermaschinenbau zählt.
In ihrem Projekt „VirtualEB“ haben Forscher der Professur Produktionssysteme und -prozesse (Leitung: Prof. Martin Dix) der TU Chemnitz in drei Jahren aus vielen verschiedenen Simulationen einen digitalen Zwilling einer solchen Elektronenstrahlschweißanlage entwickelt. Ein digitaler Zwilling ist die virtuelle Darstellung einer Maschine, die anhand von Echtzeitdaten ständig aktualisiert wird. Für die Erstellung dieses digitalen Abbildes mussten die Wissenschaftler interdisziplinär arbeiten. „Die Erstellung dieses virtuellen Zwillings war nicht trivial – wir mussten CAD-Komponenten clustern, verschiedenste Software anpassen und programmieren, konstruieren und Schnittstellen entwickeln“, sagt Manuel Norberger, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur Produktionssysteme und -prozesse. „Deshalb standen wir in permanentem Erfahrungsaustausch mit pro-beam und Siemens, deren Sinumerik-one-Steuerung im Projekt als Steuerung des realen Zwillings verwendet wurde. Mit Hilfe der Software CreateMyVirtualMachine konnten wir die Steuerung virtuell abbilden. Wir hatten viele einzelne Simulationskerne, aus deren Inhalt wir Archive bilden mussten, um sie anschließend wieder in die echte Maschine bzw. deren Steuerung einlesen zu können.“
Ein digitaler Zwilling kann unter anderem bei der virtuellen Inbetriebnahme einer neuen Maschine sehr nützlich sein. Er kann die Inbetriebnahmezeit um mehrere Monate verkürzen, wenn beispielsweise lange Lieferzeiten für Steuerungen von bis zu einem Jahr die reale Inbetriebnahme verzögern würden.
Außerdem kann der digitale Zwilling dabei helfen, Bediener einer neuen Maschine anzulernen, auch wenn die reale Maschine nicht vor Ort ist oder nicht genutzt werden soll. Gleiches gilt für den Vertrieb: auch hier können die Kunden bereits die Maschine, die sie selbst konfiguriert haben, virtuell bedienen, bevor die Anlage fertiggestellt ist.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit ist die Fernwartung. Dabei können Probleme mit einer Anlage bei einem Kunden ohne aufwändige Reisen des Wartungspersonals beim Hersteller nachgebildet werden, indem der Kunde die Programme der defekten Maschine schickt, sie im virtuellen Zwilling eingelesen werden und die Fehleranalyse und -behebung beim Hersteller direkt vorgenommen wird.
Das Projekt „VirtualEB“ wurde an der TU Chemnitz im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags mit 220.000 EUR gefördert.
Weitere Informationen erteilt Manuel Norberger, Tel. 0371 531-36970, E-Mail manuel.norberger@mb.tu-chemnitz.de.
Eine Elektronenstrahlschweißanlage ist eine komplexe Werkzeugmaschine, bei der ein Werkstück mit Hilfe eines gebündelten Strahls hochbeschleunigter Elektronen im Vakuum auf einer möglichst kleinen Fläche erwärmt wird. Dadurch schmilzt das Material, verdampft teilweise und es entsteht eine sehr schmale Schweißnaht. Dieses Verfahren wird beispielsweise in der Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. Je nach Produkt unterscheiden sich die Anforderungen an die Elektronenstrahlschweißanlage, so dass die Herstellung dieser Anlagen zum Sondermaschinenbau zählt.
In ihrem Projekt „VirtualEB“ haben Forscher der Professur Produktionssysteme und -prozesse (Leitung: Prof. Martin Dix) der TU Chemnitz in drei Jahren aus vielen verschiedenen Simulationen einen digitalen Zwilling einer solchen Elektronenstrahlschweißanlage entwickelt. Ein digitaler Zwilling ist die virtuelle Darstellung einer Maschine, die anhand von Echtzeitdaten ständig aktualisiert wird. Für die Erstellung dieses digitalen Abbildes mussten die Wissenschaftler interdisziplinär arbeiten. „Die Erstellung dieses virtuellen Zwillings war nicht trivial – wir mussten CAD-Komponenten clustern, verschiedenste Software anpassen und programmieren, konstruieren und Schnittstellen entwickeln“, sagt Manuel Norberger, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur Produktionssysteme und -prozesse. „Deshalb standen wir in permanentem Erfahrungsaustausch mit pro-beam und Siemens, deren Sinumerik-one-Steuerung im Projekt als Steuerung des realen Zwillings verwendet wurde. Mit Hilfe der Software CreateMyVirtualMachine konnten wir die Steuerung virtuell abbilden. Wir hatten viele einzelne Simulationskerne, aus deren Inhalt wir Archive bilden mussten, um sie anschließend wieder in die echte Maschine bzw. deren Steuerung einlesen zu können.“
Ein digitaler Zwilling kann unter anderem bei der virtuellen Inbetriebnahme einer neuen Maschine sehr nützlich sein. Er kann die Inbetriebnahmezeit um mehrere Monate verkürzen, wenn beispielsweise lange Lieferzeiten für Steuerungen von bis zu einem Jahr die reale Inbetriebnahme verzögern würden.
Außerdem kann der digitale Zwilling dabei helfen, Bediener einer neuen Maschine anzulernen, auch wenn die reale Maschine nicht vor Ort ist oder nicht genutzt werden soll. Gleiches gilt für den Vertrieb: auch hier können die Kunden bereits die Maschine, die sie selbst konfiguriert haben, virtuell bedienen, bevor die Anlage fertiggestellt ist.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit ist die Fernwartung. Dabei können Probleme mit einer Anlage bei einem Kunden ohne aufwändige Reisen des Wartungspersonals beim Hersteller nachgebildet werden, indem der Kunde die Programme der defekten Maschine schickt, sie im virtuellen Zwilling eingelesen werden und die Fehleranalyse und -behebung beim Hersteller direkt vorgenommen wird.
Das Projekt „VirtualEB“ wurde an der TU Chemnitz im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags mit 220.000 EUR gefördert.
Weitere Informationen erteilt Manuel Norberger, Tel. 0371 531-36970, E-Mail manuel.norberger@mb.tu-chemnitz.de.
