Digitaler Zwilling: Spurensuche im virtuellen Raum

Der Verschleiß gab einem amerikanischen Zugbetreiber Rätsel auf: Immer wieder zeigten einzelne Radreifen von Dieselloks ungewöhnlich früh Ermüdungserscheinungen. Um der Ursache auf die Spur zu kommen, tauchten die Ingenieure tief in die Datensammlung ein. Am Ende der Detektivarbeit stand ein detailliertes Ergebnis: Alle defekten Reifen waren in einem bestimmten Reparaturwerk über eine bestimmte Weiche gerollt – die sorgte viele Kilometer später für die Schäden.

Möglich war die Recherche nur, weil den Technikern zu jedem Radreifen ein umfangreicher Datensatz zur Verfügung stand – mit Informationen aus Konstruktion, Produktion und dem tatsächlichen Einsatz auf Amerikas Schienen.  „Mit traditionellen Datensätzen hätten die Betreiber das nie herausgefunden“, sagt Carlos Härtel, Forschungsdirektor des Industriekonzerns GE in Europa.

Die virtuelle Abbildung eines Produktionsteils – von dessen Bau bis zur Verschrottung – wird in der Industrie als „digitaler Zwilling“ bezeichnet. Und mit der zunehmenden Vernetzung von Maschinen und Geräten gewinnt der Begriff aktuell an Bedeutung. Read more

3D-Druck: Fertigung in Eigenregie

Hier ein Mantelhaken im Intercity, dort ein Klemmenkasten unter dem Motorblock einer Lokomotive: Stück für Stück fahren in den Zügen der Deutschen Bahn Teile mit, die als Einzelanfertigung im sogenannten 3D-Druck entstanden sind. Seit vergangenem November beschäftigt sich der Konzern mit dem Verfahren – und hat es schon bei 200 verschiedenen Werkstücken genutzt. „Unser Ziel ist es aktuell vor allem, Ersatzteile zu drucken, an die wir sonst kaum rankommen“, sagt Stefanie Brickwede, die das Netzwerk 3D-Druck innerhalb des Konzerns koordiniert.

Das Engagement der Bahn unterstreicht: Additive Fertigungsverfahren kommen in der Praxis an. Lange Zeit wurden diese Methoden überwiegend für detailgetreue Prototypen eingesetzt. Jetzt bewährt sich der 3D-Druck auch im Rapid Manufacturing, also der schnellen Produktion von Teilen. „Es gibt ein enormes Interesse an dieser neuen Art zu fertigen“, sagt Stephan Kühr, Geschäftsführer der 3D-Druck-Plattform 3yourmind.

Mittelfristig könnten sich dadurch ganze Wertschöpfungsketten verändern – wenn etwa Ersatzteile nicht mehr vorproduziert werden, sondern bei Bedarf buchstäblich per Knopfdruck vor Ort entstehen. Read more

Losgröße 1: Komplexes in kleiner Auflage

Die Welt der unbegrenzten Möglichkeiten – Verbraucher kennen das schon: Mit einem Konfigurator dürfen sie ihre Turnschuhe individuell gestalten, nur ein kleiner Aufpreis wird fällig. Auch Müslifreunde haben die freie Wahl und mixen ihr Produkt nach Gusto – in 566 Billiarden Varianten.

Der Trend erreicht nun auch die Industrie: Ein B2B-Kunde klickt sich sein Wunschprodukt zusammen, und der Lieferant serviert es. „Es geht darum, den Kunden noch individueller und effizienter bedienen zu können“, sagt Frank Piller, Professor für Technologie und Innovationsmanagement an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) in Aachen. Das Fernziel hört auf das Schlagwort „Losgröße 1“: die automatisierte Fertigung von Einzelstücken.

Der Automatisierungsspezialist Phoenix Contact geht in diese Richtung: Seine Kunden können im Onlinekonfigurator zwischen 98 verschiedenen Trennverstärkern wählen – und dann je nach Anforderung noch die Ein- und Ausgangssignale definieren. Insgesamt ergeben sich so mehr als 1 000 Kombinationen für das sechs Millimeter schmale Bauteil, das in Schaltkästen zum Einsatz kommt.

Eine neue Qualität für Einkäufer von technischen Komponenten: Bisher blieb ihnen meist die Wahl zwischen zwei Extremen – entweder kostengünstige Massenware oder teure Einzelanfertigung. Ermutigt durch Pilotversuche, befassen sich immer mehr Industriefirmen mit dem Konzept Losgröße 1. Read more

3D-Druck: Hoffen auf den großen Sprung

Am Ende staunten sogar die Konstrukteure. Um 86 Prozent hatte sich das Gewicht eines Greifsystems verringert. Der Schlüssel zum Erfolg: 3D-Druck. Das Verfahren ermöglicht es dem Nürnberger Anlagenbauer Wittmann Robot Systeme, den Greifer nun aus Kunststoff zu bauen – statt wie zuvor aus Aluminium. Der Gewichtsverlust beschleunigt Arbeitsschritte und erlaubt es, kleinere Maschinen einzusetzen. „Der Greifer an sich ist jetzt nicht unbedingt günstiger, die ganze Anlage an sich aber schon“, sagt der technische Leiter Michael Tolz.

Für den Automatisierungsspezialisten war das Projekt ein weiterer Beleg dafür, dass sich die sogenannte additive Fertigung bewährt, die bekannt wird unter dem Schlagwort 3D-Druck. Read more

IT-Sicherheit in der Produktion: Feindliche Übernahme

Der Alptraum vieler IT-Sicherheitsverantwortlicher wirkt auf den ersten Blick wie eine harmlose Suchmaschine. Doch auf der Website „Shodan“ lassen sich die direkten Zugänge zu etwa 500 Millionen Geräten finden, die an das Internet angeschlossen sind. Server, Router, Kameras oder auch Produktionsmaschinen – vieles, was online ist, lässt sich theoretisch ansteuern. Und, wenn der Schutz schlecht ist, auch direkt übernehmen oder manipulieren.

Unternehmen laufen hohes Risiko: Bei einer Umfrage unter 70 Mitgliedern des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) gab knapp ein Drittel an, durch Cyberattacken Produktionsausfälle gehabt zu haben. „Schon die gute alte Industrie 3.0 hat genügend Sicherheitsprobleme, mit denen sie klarkommen muss“, sagt Michael Waidner, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Sichere Informationstechnologie (SIT). Mit der Entwicklung zur vernetzten Industrie 4.0 wachsen die Gefahren deutlich. Read more