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3D-Visualisierung Komplexe Werkzeugmaschinen visualisieren

| Autor / Redakteur: Mark Foti / Stefanie Michel

Die Bearbeitung erfolgt in Echtzeit, der Materialabtrag ist sichtbar, die Maschine erscheint real: Der Visual Twin visualisiert detailliert eine komplette Werkzeugmaschine. Diese Anwendung lässt sich von der Ausbildung bis zum Vertrieb sinnvoll einsetzen.

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Aus detaillierten CAD-Modelle generiert Moduleworks virtuelle Maschinenmodelle, die unter anderem den Materialabtrag und die Steuerung in Echtzeit abbilden.
Aus detaillierten CAD-Modelle generiert Moduleworks virtuelle Maschinenmodelle, die unter anderem den Materialabtrag und die Steuerung in Echtzeit abbilden.
(Bild: Moduleworks)
  • Wer eine Werkzeugmaschine bereits bedienen und den Bearbeitungsvorgang durchspielen will, ohne dass das physische Gerät vorhanden ist, kann mit dem „Visual Twin“ interagieren.
  • Für die Erstellung eines solchen Zwillings sind detaillierte, geometrisch genaue CAD-Modelle der Maschine, reale Fotos sowie Details wie die Lichtintensität oder Farbtemperatur nötig.
  • Eingesetzt werden kann der „Visual Twin“ zu Schulungszwecken oder auch auf Messen für Marketing und Vertrieb. An ihm lassen sich realitätsnah Funktionen der Maschine oder Steuerung vorstellen.

Im Gegensatz zu gewöhnlichen Renderings, wie man sie beispielsweise aus Broschüren kennt, steht bei dem „Visuellen Zwilling“ die Interaktion im Vordergrund. Die Maschine kann in Echtzeit bewegt werden, indem eine direkte Verbindung zu einer CNC-Steuerung besteht. Dabei bleibt es nicht nur bei der reinen kinematischen Bewegung der Maschine – der Bearbeitungsprozess an sich wird auch in Echtzeit dargestellt, genauso wie bei einer realen Maschine. Der Materialabtrag erfolgt in Echtzeit und basiert auf den gleichen Berechnungsalgorithmen, die seit Jahren in anderen Produkten zum Einsatz kommen, unter anderem beim Echtzeit-Kollisionsvermeidungssystem oder in vielen CAD/CAM-Systemen.

Das Einsatzspektrum des visuellen Zwillings ist genauso vielfältig wie der Anspruch an den Leitfaden „As Real as it Gets“: von Schulungsumgebungen über Marketing bis hin zum Vertrieb. Der Visual Twin kann gezielt eingesetzt werden, um fokussiert Funktionen einer Maschine oder CNC darzustellen, und bietet dabei die Flexibilität einer virtuellen Simulation.

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Der Visual Twin kann prinzipiell mit jeder CNC verbunden werden, die Daten über eine dokumentierte Schnittstelle wie OPC UA, Focas, ADS, BTSS oder ähnliche ausgeben kann. Dazu gehören selbstverständlich auch Digitale Zwillinge realer Steuerungen.

Aufbau anhand exakter CAD-Modelle

Die Modellierung und Inbetriebnahme einer virtuellen Maschine im Visual Twin bietet Moduleworks als Dienstleistung an, sodass beim Anwender keine zusätzlichen Ressourcen einzuplanen sind. Hierzu benötigen die Spezialisten detaillierte CAD-Modelle vom Maschinenhersteller, in denen sämtliche Bauteile der Maschine geometrisch korrekt modelliert sind. Der innere Aufbau dieser Bauteile spielt dabei jedoch keine Rolle; kritische Informationen (aus Sicht des geistigen Eigentums), wie Kühlbohrungen innerhalb der Modelle, müssen also nicht weitergegeben werden. Außerdem sind Fotos der realen Maschine nötig, um die fotorealistische Modellierung so genau wie möglich zu machen – inklusive Details wie der Lichtintensität oder Farbtemperatur der einzelnen verbauten Maschinenleuchten. Das zeigt, wie individuell die reale Maschine virtuell abgebildet wird.

Doch nicht nur die Maschine, sondern auch die Werkstücke und Werkzeuge werden realitätsnah in einem Visual Twin wiedergegeben. Selbst das „Umspannen“ von Werkstücken kann hier vorgenommen werden – auf Knopfdruck, obwohl es in der Realität mehrere Stunden dauern kann. Um die Programmierung von Bauteilen so einfach wie möglich zu gestalten, bietet Moduleworks optional ein CAM-Paket an, das Bauteile überträgt. Innerhalb kürzester Zeit kann man beispielsweise von einem Aerospace-Bauteil zu einem Formbauteil wechseln, inklusive aller notwendiger Spannmittel und Werkzeuge.

Das zum Leben erweckte Rendering

Wie unterscheidet sich nun aber der visuelle Zwilling vom Digitalen Zwilling (Digital Twin)? Der Digitale Zwilling hat das Ziel, das Verhalten einer realen Maschine digital zu beschreiben, um beispielsweise eine reale Steuerung oder Maschine möglichst realistisch „nachzuahmen“. Anwendungsfälle sind unter anderem die möglichst genaue Abschätzung der Bearbeitungsdauer eines NC-Programms oder eine möglichst genaue Abtragsimulation und Kollisionserkennung in der Arbeitsvorbereitungsphase, wenn der Digitale Zwilling mit einer Maschinenraumsimulation verbunden ist.

Beim visuellen Zwilling geht es hingegen um die möglichst realistische Darstellung einer Maschine, wobei die Interaktivität im Vordergrund steht. Man kann ihn sich als zum Leben erwecktes professionelles Rendering vorstellen, das man aus Magazinen kennt. Zusammengefasst lässt sich festhalten: Der digitale Zwilling sorgt sich um das realistische Verhalten, während der visuelle Zwilling den gleichen Anspruch für die Visualisierung erfüllt. Kombiniert man beide Welten indem der Visual Twin mit dem Digital Twin verbindet, erhält man eine äußerst realistische Abbildung einer realen Maschine.

* Mark Foti ist Geschäftsfeldleiter Digital Factory bei der Moduleworks GmbH in 52072 Aachen, Tel. (02 41) 99 00 04-0, info@Moduleworks.com

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