Digitale Zwillinge liefern werksweite Vorteile und Effizienzgewinne

Einer der grundlegenden Aspekte von Industry-4.0-Protokollen ist die Erstellung elektronischer „Digitaler Zwilling“-Modelle von Produktdaten und Produktionsprozessen. Dazu gehört eine exakte Replik aller Werkzeugmaschinen, einschließlich komplexer Arbeitsräume mit den jeweiligen Spindeln, Spannvorrichtungen und Schneidwerkzeugen. Die virtuellen Modelle korrespondieren mit den physischen Shopfloor-Prozessen und ermöglichen die Simulation, Prüfung und Anpassung von Fertigungsabläufen, um potenzielle Probleme und Stillstandszeiten zu vermeiden, während gleichzeitig die Prozessoptimierung gefördert wird. Solche cyber-physischen Systeme überbrücken die Lücke zwischen realer und virtueller Fertigungsumgebung.

Die neueste Generation fortschrittlicher Zerspanungssimulationssoftware arbeitet direkt mit ISO-NC-Bearbeitungscodes, um Bearbeitungsprogramme basierend auf spezifischen Teilen, Werkzeugen und Werkzeugmaschineneigenschaften zu simulieren, zu verifizieren und zu optimieren. Dreidimensionale Grafiken helfen, Kollisionen zu vermeiden, während komplexe Algorithmen und eingebettetes prozessbasiertes Wissen die Optimierung von Schnittbedingungen ermöglichen. Der Einsatz der Software reduziert die Zeit für das Debuggen von Programmen, eliminiert das Risiko von Spindelkollisionen, Werkzeugbruch und Ausschuss und verbessert Zykluszeiten, Prozesseffizienz und Maschinen-OEE (Overall Equipment Effectiveness).

Die Software bietet Bearbeitungsverifikation in drei Schritten: Sie untersucht und korrigiert Codierfehler, simuliert zur Erkennung von Kollisionen und Korrektur von Bewegungsfehlern und validiert die Bearbeitungsergebnisse. Sie überwacht auch Produktionstransfers, Werkzeugmanagement und Maschinenstatus. Ihr Einsatz kann Herstellern helfen, Liefertermine einzuhalten, Produktqualität zu sichern und Rüstzeiten um bis zu 70 Prozent zu reduzieren, während Kosten um 20 Prozent gesenkt werden.

Wenn Programmierer den Prozess in einem Digitalen Zwilling simulieren und betrachten, sehen sie die Beschleunigung und Verzögerung der Maschinen, die Makro-Programmierroutinen usw. Sie erhalten eine viel genauere Schätzung, wie lange die Bearbeitung eines Auftrags dauern wird, was die Terminierung auf dieser bestimmten Maschine oder in der spezifischen Zelle verbessert. Genauere Terminierung führt zu verbesserten Lieferungen und höherer Kundenzufriedenheit.

Zudem ist das Troubleshooting des G-Codes am Computer ein weitaus intelligenterer und effizienterer Ansatz als das Ausprobieren an Maschinen. Das ist nicht neu. Hersteller wissen, dass Maschinen arbeiten und nicht „spielen“ sollten.

Neu ist jedoch, wie alles, was im Hintergrund dieser Programme abläuft, genauer, robuster wird und wirklich gut mit den meisten gängigen CAD- und CAM-Programmen zusammenarbeitet. Bessere Integration über APIs führt zu besserer Modellierung, Codierung und Kommunikation zwischen Entwicklungs- und Fertigungsabteilungen.

Natürlich kann ein Bediener manchmal noch eine Anpassung an der tatsächlichen Maschine vornehmen müssen. Wir nennen es „Automatisierung“, die das Hochladen der Modifikation ermöglicht, damit sie auch auf zukünftige Läufe dieses bestimmten Auftrags angewendet wird.

Ein Hauptvorteil der Simulation, so unsere Kunden, ist die Möglichkeit, mit dem Digitalen Zwilling zu experimentieren. Beispielsweise können sie die Beschleunigung/Verzögerung leicht anpassen und sehen, was passiert. Oft entdecken sie in der digitalen Welt, dass sie etwas weiter gehen können, ohne Probleme, und die reale Zykluszeit um einige Minuten verkürzt wird. Multipliziert man das mit einem großen Los an Teilen, das mehrmals jährlich wiederholt wird, wird dieses Testen sehr profitabel.

Eine nicht allzu ferne Weiterentwicklung wird während dieser Testphase Nachrichten bereitstellen, die warnen, dass der Programmierer die Grenzen der Maschine überschreitet – im Grunde: „Hör auf, deine Zeit zu verschwenden.“

Wir fühlen uns glücklich, mitten in dieser Revolution mit einem Produkt und Fähigkeiten zu sein, die Nutzer jetzt brauchen und die sicherlich noch mehr gefragt sein werden, während Industry 4.0 sich weiterentwickelt.