Digitaler Zwilling Die Produktentwicklung und Inbetriebnahme beschleunigen

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Die Hymmen GmbH Maschinen- und Anlagenbau hat mit Unterstützung von Solid System Team (SST) die virtuellen Inbetriebnahme mithilfe des digitalen Zwillings realisiert. Damit kann das Unternehmen Kosten senken und die Inbetriebnahmezeiten der Anlagen verkürzen.

Hymmen ist auf die Produktionstechnik für die Großserienproduktion von plattenförmigen Materialien sowie die Oberflächenveredelung von Platten- und Bahnware spezialisiert. Der Bielefelder Sondermaschinenbauer entwickelt unter anderem Druck-, Pressen- und Thermokaschieranlagen sowie Lackstraßen, die im Zuge seiner Digitalisierungsstrategie auch virtuell in Betrieb genommen werden sollten. Da das Aufstellen und Testen der Anlagen aufgrund ihrer Dimensionen sehr aufwändig und kostenintensiv ist, ist Hymmen auf digitale Systeme angewiesen. Mithilfe von Simulationen am digitalen Zwilling lässt sich bereits früh im Entstehungsprozess erkennen, ob die geplante Maschine wirklich den Anforderungen entspricht, Bauteile und Antriebe richtig ausgelegt sind oder Steuerungstechnik korrekt funktioniert.

Die Beratung, Ausarbeitung und Umsetzung einer durchgängigen Lösung rund um den Mechatronics Concept Designers (MCD) von Siemens NX übernahm das Solid System Team, wie Hymmen-Geschäftsführer Thomas Eikelmann berichtet: „Der MCD ist für uns der zentrale Baustein zur Realisierung eines digitalen Zwillings und der virtuellen Inbetriebnahme unserer Druck- und Pressenanlagen. Auch diesen Schritt der digitalen Transformation gehen wir gemeinsam mit dem Solid System Team.“

Kombination aus CAD-Software und Mechatronics Concept Designer

Das neu eingeführte NX CAD mit seinem Add-on Mechatronics Concept Designer ließ sich problemlos in die bestehende Engineering-Landschaft ergänzend zu Solid Edge implementieren. Aufgrund der direkten Integration gibt es auch keine Medienbrüche. Nach dem 3D-Engineering der Maschinen und der Gesamtanlage werden alle Bestandteile direkt in NX und dem Mechatronics Concept Designer eingelesen und kinematisiert. Dort erfolgt die physikbasierte Simulation, bei der zum Beispiel Reibung, Gewichte oder Dichten definiert werden.

Eine Schnittstelle bindet außerdem diverse Zusatz-Module an, wie Jan Henrik Ostmeier, Head of Project Engineering bei Hymmen, erklärt: „Das sind zum einen Verhaltensmodelle, in denen einzelne Komponenten simuliert werden, aber auch eine Kommunikationssimulation, quasi eine Simulation des klassischen Schaltschranks mit Umrichter, Motorsteuerung und so weiter. Zudem wird das SPS-Programm an die physikbasierte Simulation angekoppelt und das darin befindliche I/O aus unserem Elektroengineering-Tool Eplan erstellt. Schließlich ist dann auch unsere Visualisierung mit der virtuellen Inbetriebnahme verbunden.“

Durchgängig vom Engineering bis zur Automatisierung

Bei der virtuellen Inbetriebnahme mit dem MCD lassen sich bereits die Steuerungen von Siemens und Beckhoff auslegen. Denn die Lösung ist mit der Automatisierungssoftware – dem TIA Portal für die Siemens-PLCs und Twincat für die Beckhoff-PLCs – verbunden. Hymmen kann so zum Beispiel virtuell die eingesetzten Roboter programmieren und korrekt ausrichten, um Zusammenstöße im späteren Betrieb und folglich auch kostspielige Reparaturen zu vermeiden.

Generell lassen sich die Druck- und Pressenanlagen mit der virtuellen Inbetriebnahme am digitalen Zwilling also deutlich qualifizierter und günstiger testen. Das hat zur Folge, dass sich auch die Reisezeiten und -kosten für die reale Inbetriebnahme an der Maschine reduzieren, was bei den weltweit verteilten Hymmen-Kunden nicht unerheblich ist. Zudem profitieren diese vom Digital-Twin-Ansatz, weil Hymmen mit dem Mechatronics Concept Designer die Durchlaufzeiten seiner Anlagen vorab ermitteln und noch vor der Auslieferung an der ein oder anderen Stellschraube drehen kann. n

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