ProDiNA

Intelligente Prototypentestung am Digitalen Zwilling zur Nachhaltigkeitsoptimierung von Antriebssystemen

Produkttestungen sind nicht nur ressourcenintensiv, sondern führen häufig auch zu Kapazitätsengpässen – was sowohl die Effizienz als auch die Nachhaltigkeit beeinträchtigt. So ist es in der Regel schwierig, bereits während der Testphase Defekte zu erkennen, also Ereignisse, die eine Fortführung der Testung unter Umständen überflüssig machen. Eine weitere Herausforderung ist es, die Ursache eines Defekts eindeutig zu identifizieren. Dabei wächst gerade auf produzierende Unternehmen der Druck, nachhaltigere Methoden und Technologien zu entwickeln und einzusetzen.

Die Vision des Projekts ProDiNA ist eine ressourcenschonende Produktentwicklung. Dazu entwickelt das Projektteam – bestehend aus fachlichen Anwendern sowie Fachleuten für Simulation, Digitalisierung und Materialeigenschaften – ein digitales, skalierbares Testverfahren am Beispiel von Pumpenprototypen. Dieses Verfahren kombiniert eine Strömungssimulation mit Methoden des Machine Learning. Als Verbindungsglied kommt dabei ein Digitaler Zwilling des Prototypen zum Einsatz, der mit verschiedenen Daten angereichert wird – darunter Geometriedaten, Materialcharakteristika und Ergebnisse aus Sensormessungen. Physische Tests können durch die Simulation stark reduziert oder sogar vollständig ersetzt werden. Bei der Durchführung eines physischen Tests können Defekte mittels Machine Learning schneller erkannt werden, sodass durch einen rechtzeitigen Testabbruch Art und Ursache des Problems präziser identifiziert werden können. Dank des Digitalen Zwillings kann sich so auch die Dauer der physischen Testung erheblich verkürzen. Zu mehr Flexibilität trägt zudem die Möglichkeit bei, mehrere Varianten eines Prototypen gleichzeitig zu testen. Besonders im Fokus steht die Nachhaltigkeit des Produkts, mit Faktoren wie Energieverbrauch, Langlebigkeit, Ausfallquote und Kreislauffähigkeit. So können bei einer erhöhten Produktlebensdauer unter anderem Ressourcen bei Wartung und Austausch sowie nicht zuletzt auch Kosten eingespart werden.

Die Daten, die mit Hilfe des Digitalen Zwillings gesammelt werden, bilden dann die Grundlage für einen Digitalen Nachhaltigkeitspass – als wichtiger Bestandteil des künftig verpflichtenden Digitalen Produktpasses, der als Kernelement der Kreislaufwirtschaft gilt. Der Nachhaltigkeitspass ermöglicht eine umfassende Sicht auf alle relevanten Produktinformationen und damit eine transparente Kommunikation, zum Beispiel zu den Materialeigenschaften, zur Recyclingfähigkeit oder zum Ressourcenverbrauch.

Der Transfer der Projektergebnisse in den Markt ist bereits konkret geplant: Den ersten Schritt macht dabei der Anwendungspartner Miele, einschließlich einer Übertragung des Lösungsansatzes an andere Geschäftsbereiche und Standorte. Angestrebt wird dann ein themen- und branchenübergreifender Einsatz, vor allem in Bereichen, in denen intensive Prototypentestungen notwendig sind.

Konsortium:

• August-Wilhelm Scheer Institut für digitale Produkte und Prozesse gGmbH
• adesso SE
• Miele & Cie. KG
• INM gGmbH
• dive solutions GmbH