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Marburg Reale Konstruktion im virtuellen Raum
Marburg Reale Konstruktion im virtuellen Raum
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09:00 17.11.2019
Der „Funktionale Zwilling“ der Roboteranlage im virtuellen Raum auf dem Bildschirm simuliert exakt die Funktion des Roboter-Arms im Hintergrund – es lassen sich auch haptisch gemessene Daten auf die Simulation und wieder zurück übertragen. Quelle: Andreas Schmidt
Moischt

Am Anfang steht die Idee. Dann kommt ein Entwurf. Auf diesen folgt die Entwicklung, dann wird der erste Prototyp gebaut. Doch dieser genügt nur selten den Ansprüchen – folglich kommt es zu Veränderungen, einem weiteren Prototypen – diese Kette wird so lange verlängert, bis schließlich das finale Produkt hergestellt werden kann.

Diese Entwicklung ist nicht nur zeitaufwändig, sondern auch teuer. Das Marburger Unternehmen Battenberg Robotic mit Sitz in Moischt, spezialisiert auf Messrobotik, hat nun einen „Funktionalen Digitalen Zwilling“ entwickelt. Wichtig ist dabei der Zusatz „funktional“.

Denn: Die Arbeit mit „Digitalen Zwillingen“ – also virtualisierten und simulierten Objekten, ist mittlerweile bereits etabliert. Im Prototypenbau bedeutet dies: Der Prototyp wird als digitales Modell erstellt, Prozesse wie beispielsweise der Einbau werden digital durchgespielt.

Herkömmlichen „Digitale Zwillinge“ arbeiten häufig nur mit geometrischen Formen – und stoßen an ihre Grenzen, wenn es beispielsweise um Kontaktkräfte geht – also um kraftgeregelte Montage oder haptische Qualitätsprüfungen mit Robotern.

Weitere Funktionen simulieren und optimieren

Genau dort setzt der „Funktionale Zwilling“ von Battenberg Robotic an: Er erweitert die virtuellen Modelle um genau diese Kontaktkräfte. Das heißt: Wie fest muss ein Schalter gedrückt werden, damit er funktioniert? Wie viel Kraft ist notwendig, um etwa das Rad einer Klimaanlage zu drehen?

Denn: Es geht gerade im Auto nicht nur darum, dass Schalter und Drehregler funktionieren – sondern, dass sie sich „gut anfühlen“. Genau damit beschäftigt sich Battenberg Robotic.
Und das, was die Messroboter des Unternehmens beherrschen, kann auch der „Funktionale Zwilling“: Für jede virtuelle Komponente lassen sich die realen Kräfte in einem Kraft-/Wege-Diagramm nicht nur hinterlegen, sondern auch verändern.

„Es gibt beispielsweise bei einem Bedienteil der Klima- und Lüftungsanlage im Auto Funktionsmechanismen – Kräfte und Wege, um einen Schalter zu drücken, oder Drehmoment und Winkel bei Drehschaltern. Es gibt also physikalische Werte, die der Funktion des Geräts zugeordnet werden“, sagt Günther Battenberg, der geschäftsführende Gesellschafter von Battenberg Robotic.

„Der Ansatz besteht nun darin, dass ich dieses Gerät virtualisiere – dabei aber nicht nur Geometrie und Kinematik des Geräts habe, sondern auch die weiteren Funktionen simuliere und optimiere“, erläutert Battenberg.

Virtuelle Ergebnisse für die reale Welt

All dies leiste der „Funktionale Zwilling“, Und: „Wenn ich das Gerät im virtuellen Raum habe, dann möchte ich auch die Roboter-Abläufe, die damit verbunden sind, im virtuellen Raum haben.“ Der Vorteil: Sämtliche Programmierung, die sonst von Hand am realen Roboterarm zeitaufwändig erledigt werden müsste, könne auf den virtuellen Raum verlagert werden.

„Alles, was ich im virtuellen Raum verändert habe, lässt sich dann auch wieder auf das reale System übertragen“, erklärt Battenberg – so ließe sich immens viel Zeit bei der Roboterprogrammierung im realen System sparen.

„Und ich kann die Ergebnisse weltweit einsetzen – programmiert wird im virtuellen Raum, übertragen werden die Ergebnisse auf reale Systeme an globalen Standorten“, fasst Battenberg zusammen.

Zeitersparnis von 50 Prozent realistisch

Geräte können also im virtuellen Raum verbessert werden – „erstmals können virtuelle Prototypen getestet und optimiert werden. Dadurch spare ich immense Zeit im Vorfeld in der Entwicklungssparte“.

Die so angepassten Abläufe können dann letztlich auch an jeden Zulieferer gesendet werden – mit der Maßgabe, genau nach diesen Vorgaben zu prüfen, „egal, ob dann in Shanghai oder Mexiko produziert wird“. Laut Battenberg sei eine Zeitersparnis von 50 Prozent realistisch.

Und: Die virtuell generierten Prüffunktionen können wieder in das reale System und an reale Messroboter zurück übertragen werden – real ableitbare Daten, Qualitätsergebnisse aus dem Prüfprozess, Fehler und Wartungsmeldungen können im „Funktionalen Zwilling“ evaluiert werden.

von Andreas Schmidt