Technologie: Simulation

In der heutigen Fertigungsindustrie sind Digitale Zwillinge ein entscheidender Schlüssel zur Optimierung von Produktionsprozessen und der effizienten Nutzung von Ressourcen. Das Erstellen Digitaler Zwillinge ist allerdings oft mit hohen oder schwer abschätzbaren Aufwänden verbunden und häufig werden unbekannte Kennwerte wie Materialparameter benötigt, was den Einsatz in der Realität erschwert. Mit RAPIDZ stellen wir ein Werkzeug zur Erstellung und Nutzung Digitaler Zwillinge vor, welches durch seinen modularen Aufbau, diese Barriere durchbricht. Die virtuellen Modelle physischer Systeme ermöglichen dann eine umfassende Analyse und Prognose von Materialflüssen, Energieverbrauch und Maschinenleistung in Echtzeit. Die Nutzung von RAPIDZ steigert die Effizienz von Produktionslinien, verbessert Flexibilität und Reaktionszeit und ermöglicht proaktive Wartungen, sodass Ausfallzeiten minimiert werden.

Digitale Technologien sind entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit und Innovationsfähigkeit der Industrie. Während die Industrie 4.0 durch eine intelligente Vernetzung von Menschen, Maschinen und Informationssystemen nach mehr Effizienz strebt, konzentriert sich das Konzept der Industrie 5.0 auf den Menschen – und erklärt sein Wohlbefinden sowie seine Identifikationsfähigkeit als entscheidend für den Erfolg der Digitalisierung. Eine Analyse ihrer Erfolgsfaktoren ebnet den Weg zur Implementierung.

Generative Herstellungsverfahren (AM) haben in den letzten Dekaden immer mehr an Bedeutung gewonnen. Dazu hat insbesondere ihre Fähigkeit beigetragen, komplexe Bauteile nach Bedarf herzustellen. Weitere Vorteile ergeben sich aus verkürzten Produktentwicklungszeiten, Automatisierbarkeit und der Erzeugung mikrostrukturierter Materialien mit verbesserten (möglicherweise gradierten) physikalischen Eigenschaften. Alle diese Vorteile setzen jedoch eine genaue Prozesskenntnis voraus, die durch numerische Simulationen unterstützt werden kann. In diesem Beitrag werden verschiedene Simulationsmethoden diskutiert, welche Rückschlüsse auf die zu erwartende Bauteilqualität erlauben.

Kleine Losgrößen sind in der Textilindustrie aufgrund der zunehmenden Diversifizierung der Produkte und Endanwendungen sowie kurzfristiger Aufträge in vernetzten Wertschöpfungsketten eine Notwendigkeit. Gleichzeitig ist damit ein hoher Aufwand an Konfiguration, Planung, Vorbereitung und Durchführung verbunden. Die Kosten steigen überproportional stark und sind meist nicht direkt quantifizierbar. Darüber hinaus sind mittlerweile immer häufiger Nachhaltigkeitsbetrachtungen erforderlich. Der vorliegende Beitrag beschreibt eine KMU-geeignete, simulationsbasierte Methodik zur Analyse und Konfiguration textiler Produktionssysteme hinsichtlich ökologischer und ökonomischer Nachhaltigkeit bei kleinen Losgrößen in der Textilproduktion und illustriert dies beispielhaft anhand der Herstellung von Geweben in der Weberei.