3D-CAD-Software

Digitaler Zwilling unterstützt den Konstrukteur

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Physikbasierte Simulation sichert vorhersehbare Ergebnisse

Nachdem man auf einer Fachmesse eine Präsentation der Siemens-Software Mechatronics Concept Designer gesehen hatte, die einen multidisziplinären Ansatz in der Maschinenentwicklung ermöglicht, fand man einen Lösungsweg. Die Willingshofer-Entwickler importierten Baugruppen aus Solid Edge in den Mechatronics Concept Designer. Sie vereinfachten die Modelle durch Verzicht auf überflüssige Details und reicherten sie mit physikalischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten an. Dazu gehören Verbindungspunkte, Bewegungen, Kollisionsverhalten und Reibungskoeffizienten. Ein digitaler Zwilling entstand.

„Vordefinierte Werte in einer Wiederverwendungsbibliothek im Mechatronics Concept Designer erleichterten das Erstellen des digitalen Zwillings der Anlage“, so Pölzl. „Die Reibungskoeffizienten für das transportierte Holz als inhomogenes Naturmaterial mussten wir jedoch experimentell ermitteln.“

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„Im Gegensatz zu anderen, modellbasierten Tools ermöglicht es der Mechatronics Concept Designer, vor dem Bau eines Prototypen die Funktion einer Konstruktion zu überprüfen“, sagt Huber. „Wir haben tatsächlich Konstruktionen verworfen, die bei Unregelmäßigkeiten in vorgelagerten Prozessen nicht ausreichend prozesssicher gewesen wären.“

Schnelle Ergebnisse, hohe Anlagenleistung

Mit umfangreichen Tests an den digitalen Zwillingen kritischer Anlagenteile konnten die Entwickler die Konstruktion der Bodenbretter-Produktionslinie überprüfen. „Da der Mechatronics Concept Designer Teil als NX die volle CAD-Funktionalität bietet, konnten wir mit der Software Anpassungen schnell durchführen und ausprobieren“, erklärt Pölzl. „Erfolgreiche konstruktive Varianten lassen sich in Sekunden mit voller Assoziativität nach Solid Edge zurückführen.“

Die Software ermöglichte es, die Anlage in mehreren Schritten auf maximale Produktivität und Verfügbarkeit zu optimieren, ohne sie erst aufzubauen. „Durch die Überprüfung aller Maße und Transportgeschwindigkeiten am digitalen Zwilling konnten wir Komponenten wie Motoren und Getriebe frühzeitig auswählen“, so Huber. „Da wir früh bestellten, war es möglich, die Komponenten zu günstigen Preisen einzukaufen.“

Nur minimale Anpassungen am realen Produkt nötig

Vor der Auslieferung führten die Willingshofer-Techniker an der Anlage im Haus umfangreiche Tests durch. Dabei zeigte sich, dass die Vorhersagen aus den Tests am digitalen Zwilling im Mechatronics Concept Designer sehr genau und nur minimale Anpassungen nötig waren. Das verkürzte die Dauer der Inbetriebnahme deutlich. So konnte der Kunde das Ziel, die gesamte Anlage innerhalb eines dreiwöchigen Produktionsstillstandes auszutauschen, leicht erreichen.

Den wesentlichen Vorteil, den Willingshofer beim Einsatz des Mechatronics Concept Designer sieht, ist es, die Entwicklungsziele auf Anhieb zu erreichen. „Ohne den Mechatronics Concept Designer wäre es uns nicht gelungen, vorhersagbare Ergebnisse zu liefern“, sagt der geschäftsführende Gesellschafter Siegfried Willingshofer. „Zu wissen, dass wir keine bösen Überraschungen erleben würden, ließ unseren Kunden und uns besser schlafen.“ Willingshofer weiß, dass Kunden berechenbare Ergebnisse wollen. Besonders bei kundenspezifischen Projekten waren diese in der Vergangenheit schwierig zu erzielen. „Um für Diskussionen mit Kunden über Implementierungsdetails eine gemeinsame Grundlage zu schaffen, nutzen wir den Mechatronics Concept Designer nun bereits ab der Angebotsphase.“

* Peter Kemptner ist freier Journalist. Weitere Informationen: Claudia Lanzinger, Siemens Industry Software GmbH in 50823 Köln, Tel. (0 69) 48 00 52-0

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