VREX:Digitaler Zwilling für die Fertigungsindustrie

Unter dem Titel «Virtual Reality Extension for Digital Twins of Machine Tools (VREX-DTMT)» beschäftigten sich die ETH Zürich, die drei Industriepartner Siemens (Maschinensteuerungen), Reishauer (Werkzeugmaschinen), und das VR Start-up Sensoryx sowie RhySearch mit der Entwicklung eines digitalen Zwillings.

Digitale Zwillinge, die Prozesse, Produkte und Maschinen virtuell darstellen, bieten insbesondere für den Fertigungssektor neue Möglichkeiten der Wertschöpfung. Im Rahmen des Projekts, das von der Innosuisse, Schweizerische Agentur für Innovationsförderung, mit knapp 460'000 Franken gefördert wird, sollen diese Potenziale für die Schweizer Werkzeugmaschinenindustrie erschlossen werden. Das Projekt erhöht nicht nur den Reifegrad von digitalen Zwillingen in der Maschinenindustrie, sondern untersucht konkrete Mehrwerte anhand der spezifischen Anwendungsfälle Kollisionsvermeidung und Training für Servicetechniker.

Die Herstellung komplexer Geometrien auf Werkzeugmaschinen erfordert eine sorgfältige Auswahl der Werkzeuge und Betriebsmittel. Immer kompaktere Werkzeugmaschinen bedeuten jedoch, dass die aktiven Komponenten immer näher zueinander liegen. Dies erhöht das Risiko für Kollisionen, die im schlimmsten Fall zu einem Maschinenschaden führen können. Heutige Simulationstools reduzieren dieses Risiko, jedoch müssen neue Fertigungsprozesse immer noch manuell und mit langsamer Geschwindigkeit eingefahren werden. Der digitale Zwilling, welcher im Projekt entwickelt wird, simuliert den kompletten Fertigungsprozess vor dem Produktionsstart. Dies soll nicht nur Kollisionen vollständig vermeiden, sondern auch das aufwändige Einfahren neuer Prozesse massgeblich vereinfachen und verkürzen.

Der zweite Anwendungsfall, welcher analog auf dem vorab beschriebenen digitalen Zwilling aufbaut, beschäftigt sich mit dem Thema Training für Servicetechniker. Heutzutage werden Wartungs- und Reparaturprozesse, die zum typischen Aufgabenbereich von Servicetechnikern gehören, an realen Werkzeugmaschinen trainiert. Dies bedeutet nicht nur, dass ein Techniker in ein oftmals mehrere tausend Kilometer entferntes Trainingszentrum reisen muss, sondern auch, dass betriebsbereite Maschinen für Schulungszwecke auseinander- und wieder zusammengebaut werden müssen. Mit dem digitalen Zwilling, der nicht nur aussieht wie die reale Maschine, sondern auch genau die gleiche Funktionalität aufweist, können die hohen Opportunitätskosten des heutigen Trainings drastisch reduziert werden. So können Servicetechniker orts- und zeitunabhängige Trainings mittels Virtual Reality Brille durchführen.

Die Umsetzungspartner erwarten sich von den Ergebnissen des Projekts neben Wettbewerbs- und Kostenvorteilen auch Energieeinsparungen, da der Energieverbrauch des digitalen Zwillings im Vergleich zur realen Werkzeugmaschine vernachlässigbar gering ist.