Toleranzanalyse: Simulationssoftware statt Excel-Formeln
Der erste Schritt, den Sie in Richtung neuer Strategien für die Qualitätssicherung gehen können, ist der Einsatz einer Simulationssoftware, die auf der Methode der statistischen Toleranzrechnung beruht.
Mit der Software können Ihre Experten Testreihen am PC durchführen. Sie bauen einen virtuellen Prototypen auf und klären damit die zentralen Fragen der Toleranzanalyse: Welche Geometrie ist für die Erfüllung einer bestimmten Anforderung überhaupt wichtig? Welchen Beitrag leistet sie für die Qualität des Produkts? Welche Geometrien sind besonders zu tolerieren? Welche sind weniger wichtig und kann man entsprechend gröbere Toleranzen akzeptieren?
Indem sie zu einem Verständnis für die Auswirkungen von Fertigungsabweichungen auf das Verhalten und die Qualität des Produkts kommen, stellen sie sicher, dass die Konstruktion die Anforderungen des Lastenhefts erfüllt und dabei wirtschaftlich optimale Toleranzen bietet.
Schneller zum Produktionsstart mit virtuellen Messdaten
Mit Abschluss der Designphase übergibt die Entwicklungsabteilung den virtuellen Prototypen samt Toleranzkonzept (Referenzsystem und Toleranzen) in die Serienentwicklung.
Auch die Serienentwicklung verläuft nun anders als gewohnt. Denn aus dem virtuellen Prototypen wird im weiteren Verlauf das virtuelle (Vor-)Produkt und das liefert virtuelle Messdaten. Die Ingenieure schlussfolgern aus den Daten, welches die kritischen Toleranzen und Prozesse der Serienfertigung sein könnten und leiten daraus die optimale Messstrategie ab.
Analog lassen sich mit dem virtuellen Produkt das Montage- und Vorrichtungskonzept erarbeiten und die Fertigungs- und Montageprozesse simulieren.
Von der virtuellen Realität zur realen Virtualität
Blicken wir vor dem Start der Serienfertigung noch einmal zurück. Zu Beginn arbeitet der Konstrukteur im CAD-Programm, das aus Sicht der tatsächlichen Produktionsverhältnisse einen abstrakten Idealraum darstellt. Er kann sich in dieser Entwicklungsumgebung nur auf seine Erfahrung stützen, um das Bauteildesign mit der Realität abzugleichen.
Mit dem Aufbau des virtuellen Produkts haben Ihre Experten die Konstruktion in eine virtuelle Realität geholt, in der sie wichtige, physikalische Verhaltensdimensionen simulieren können.
Jetzt gilt es einen Schritt weiter zu gehen. Denn mit dem Start der Serienfertigung, und schon zuvor bei der Prototypen-Fertigung und in der Vorserie entstehen reale Messdaten.
Anhand dieser Daten kann nun der virtuelle Prototyp mit der Realität abgeglichen werden:
- Allgemein, welche signifikanten Unterschiede gibt es zwischen virtuellen und realen Messdaten und was ist die Ursache für die Abweichungen?
- Sind die Annahmen im Simulationsmodell zutreffend oder sind weitere/andere Faktoren zu berücksichtigen?
- Wird das Bauteil tatsächlich so hergestellt, wie für die Simulation angenommen wurde?
Indem der virtuelle Prototyp mit der Realität abgeglichen und in Folge angeglichen wird, kommen Sie zu einem Modell, das wir als digitalen Qualitäts-Zwilling bezeichnen. Wenn Sie auf die Echtzeitfähigkeit der Verbindung von virtuellem Gegenstück und Realität verzichten, haben Sie die Vorstufe eines digitalen Zwillings, nämlich den digitalen Schatten erreicht.
Das Technologiekonzept des digitalen Zwillings als Hebel für zukunftsorientierte Geschäftsstrategien
Der digitale Qualitäts-Zwilling transformiert die Entwicklungsumgebung von der virtuellen Realität zur realen Virtualität – und das sind ganz neue Aussichten für die Produktentwicklung und Fertigungsoptimierung.
Um hier nur einige Nutzenaspekte anzuführen:
- Ihr Unternehmen baut softwarebasiert Wissen auf, das zu besseren Analysen und Vorhersagen führt.
- Sie erreichen eine höhere DRIFT-Quote („Do it right the first time“) und können Produkte schneller auf den Markt bringen.
- Sie können tatsächlich beginnen, Fertigungsprozesse qualitätsbezogen zu steuern und zu regeln.
- Als Unternehmen, das auf Innovationen in der Fertigung setzt, können Sie mit dem digitalen Qualitäts-Zwilling den positiven Return-on-Investment Ihrer Investition absichern.
- In Zukunft auch denkbar: für die Fernwartung werden aus dem Messarchiv die Daten der Bauteilgruppen einer ausgelieferten Maschine in den digitalen Qualitäts-Zwilling der Baureihe hochgeladen, um damit auf Fehlersuche zu gehen.
Diese erste Übersicht lässt erkennen, worin allgemein die Stärke des Technologiekonzepts eines digitalen Zwillings liegt: er ist der Hebel für neue Geschäftsstrategien.
