Digital Engineering für mehr Sicherheit und Zuverlässigkeit
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
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- Durch die Kombination von VR-Modell und Strömungssimulation können die Stoffströme in einer Anlage dargestellt und optimiert werden.
Besser, schneller, sicherer.
Entwicklung und Produktion in der Industrie wären heute ohne die Verwendung digitaler Technologien kaum mehr wettbewerbsfähig. Mit Hilfe des Digital Engineering werden die digitalen Konstruktionsdaten eines Produkts auf allen weiteren Stufen seines Entwicklungs- und Produktionsprozesses genutzt. So führt es zu besseren und sicheren Produkten, einer Beschleunigung der Abläufe, der Schonung von Ressourcen und nachhaltigen Kostensenkungen. Es ist das Werkzeug und die Grundlage der »Digitalen Fabrik«. Das Fraunhofer IFF bildet gemeinsam mit der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg ein Zentrum für die Entwicklung neuer Methoden des Digital Engineering.
Zu diesem Thema
Digitale Fabrik
Angewandte Virtuelle Technologien im Produkt- und Produktionsmittellebenszyklus (AVILUS)
Innerhalb des Projekts AVILUS steht für das Geschäftsfeld Robotersysteme im Teilprojekt »Roboterbasierte Logistikzelle« die Übertragung virtueller Technologien zur bedienerfreundlichen Produktdarstellung und -interaktion auf definierte industrielle Anwendungen im Vordergrund.
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- © Franhofer IFF
Durchgängiges System zur virtuellen Produktentwicklung
Unser VE-System verbindet kommerzielle Werkzeuge für Planung, Konstruktion, Steuerungsentwicklung und verschiedene Simulatoren zu einem durchgängigen System, so dass der Aufwand zur Erstellung und Durchführung von physikalischen Simulationen minimal wird und fehleranfällige Doppeleingaben von Daten vermieden werden.
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- © Fraunhofer IFF
Automatische Modellgenerierung für mechatronische Systeme
Der Workflow zur automatischen Erstellung von mechatronischen Gesamtmodellen wird anhand eines Roboters demonstriert.
Vincent
Die »Virtual Numeric Control Environment« (Vincent) generiert teilautomatisch aus CAD-Zeichnungen Kinematikmodelle, welche an reale Steuerungssysteme (SPS, CNC) gekoppelt werden. Damit wird eine Steuerungsentwicklung am virtuellen Modell mit realistischem physikalischem Verhalten möglich.
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- © Fraunhofer IFF
COMO Competence in Mobility
Das Projekt COMO – Competence in Mobility – bündelt vielfältige Forschungsthemen der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, des Fraunhofer IFF und weiterer außeruniversitärer Forschungseinrichtungen zum Thema Automotive. Das Fraunhofer IFF entwickelt darin Methoden und Verfahren des Virtual Engineerings für automotive Komponenten.
ViERforES Fahrzeugtechnik
In Kooperation mit den Universitäten Magdeburg und Kaiserslautern werden verteilte Echtzeitsimulationsumgebungen entwickelt und getestet, die eine vollständige Simulation der Fahrzustände, Belastungen, Energiebilanzen etc. von Fahrzeugen ermöglichen.
Teilautomatisierte Anlage zur Herstellung von Wasserfiltern
Für einen großen Chemiekonzern entwickelte das Fraunhofer IFF eine komplette Anlage zur Herstellung von Wasserfiltern aus speziellen Membranen. Dabei wurden Maschinenfunktionen und komplizierte Prozessschritte, aber auch das Layout und Produktparameter, zunächst in umfangreichen Simulationen entwickelt, getestet und optimiert.
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- © Fraunhofer IFF
Konfigurations- und Optimierungswerkzeug für Abgasstränge
Abgasstränge für Fahrzeuge bestehen aus einigen Standardkomponenten, die jedoch in einer großen Zahl von Produktvarianten und Konfigurationen zusammengesetzt werden können. Das Tool berechnet anhand vorgegebener Zielparameter mittels Multiphysik-Simulation die optimale Konfiguration und sucht aus einer Bibliothek die am besten geeigneten Komponenten.
Unterstützung des Produktmarketings
Im Bereich des Produktmarketings besteht ständig Bedarf an neuen, innovativen Präsentationstechnologien, um das Interesse von Kunden zu wecken und zu halten. Als ein weiterer Schritt in diese Richtung wurden am Fraunhofer IFF Systeme entwickelt, welche mittels Augmented Reality die Präsentation und Interaktion mit virtuellen Produktmodellen, Animationen und Schemen in der realen Umgebung ohne zusätzliche Eingabegeräte ermöglichen.
Entwicklungen und Nutzerstudien für mobile AR-Systeme
In vielen industriellen Szenarien, z. B. in der Produktion, können Werker mit mobiler Augmented Reality unterstützt werden. Mit Hilfe eines am Kopf getragenen Durchsichtdisplays (Head Mounted Display, HMD) und einem portablen Computer können ihnen Informationen situationsgerecht direkt im Sichtfeld eingeblendet werden.
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- Ermittlung und Beurteilung von Gefahren am virtuellen Produktmodell
© Fraunhofer IFF
Interaktive Module zur Umsetzung der Maschinenrichtlinie in der Entwicklung und Nutzung von Maschinen und Anlagen
Review3D
Der Zweck der digitalen Fabrik ist die ganzheitliche Planung, Realisierung, und Steuerung aller wesentlichen Fabrikprozesse und -ressourcen unter Verwendung digitaler Modelle und Methoden. Dabei ist es relevant, die Simulations- und Planungsergebnisse ganzheitlich und kurzfristig zu visualisieren und eine Überprüfung des statischen Fabrik- oder Anlagenlayouts und der dynamischen Prozesse zu gewährleisten. Für diese Anforderungen stellt Review3D verschiedene Lösungen bereit.
Entwicklungsunterstützung
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Konfigurations- und Optimierungswerkzeug für Abgasstränge
Abgasstränge für Fahrzeuge bestehen aus einigen Standardkomponenten, die jedoch in einer großen Zahl von Produktvarianten und Konfigurationen zusammengesetzt werden können. Das Tool berechnet anhand vorgegebener Zielparameter mittels Multiphysik-Simulation die optimale Konfiguration und sucht aus einer Bibliothek die am besten geeigneten Komponenten.
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- © Fraunhofer IFF
Widerstandspunktschweißen
Das Programmiersystem erlaubt das intuitive Eingeben der auszuführenden Aktionen direkt am virtuellen Modell des Werkstückes und stellt die geplante Bearbeitung verständlich visuell dar.
Teilautomatisierte Anlage zur Herstellung von Wasserfiltern
Für einen großen Chemiekonzern entwickelte das Fraunhofer IFF eine komplette Anlage zur Herstellung von Wasserfiltern aus speziellen Membranen. Dabei wurden Maschinenfunktionen und komplizierte Prozessschritte, aber auch das Layout und Produktparameter, zunächst in umfangreichen Simulationen entwickelt, getestet und optimiert.
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- © Fraunhofer IFF
Virtual Engineering System für einen Großmaschinenhersteller
Für einen Hersteller von Großwerkzeugmaschinen wurde ein leistungsfähiges VE-System entwickelt, welches ein physikalisches Modell der Werkzeugmaschine aus CAD-Daten generiert und an das Steuerungssystem anbindet. Damit können sowohl das Verhalten der Maschine als auch die Interaktion zwischen Bearbeitungskopf und Werkstück in Echtzeit simuliert werden.
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- © Fraunhofer IFF
CAD2Sim
Automatische Generierung dynamischer Mehrkörpersystemmodelle aus Konstruktionszeichnungen verschiedener CAD-Systeme.
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- © Fraunhofer IFF
COMO Competence in Mobility
Das Projekt COMO – Competence in Mobility – bündelt vielfältige Forschungsthemen der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, des Fraunhofer IFF und weiterer außeruniversitärer Forschungseinrichtungen zum Thema Automotive. Das Fraunhofer IFF entwickelt darin Methoden und Verfahren des Virtual Engineerings für automotive Komponenten.
ViERforES Fahrzeugtechnik
In Kooperation mit den Universitäten Magdeburg und Kaiserslautern werden verteilte Echtzeitsimulationsumgebungen entwickelt und getestet, die eine vollständige Simulation der Fahrzustände, Belastungen, Energiebilanzen etc. von Fahrzeugen ermöglichen.
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- © Fraunhofer IFF
Modellierung und Simulation eines Herzunterstützungssystems
Medizinische Herzunterstützungssysteme stellen sehr hohe Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit aller technischen Parameter. Es wurde ein physikalisches Modell eines solchen Systems entwickelt, welches mechanische, elektrische, pneumatische, hydraulische und thermische Effekte berücksichtigt und zur Optimierung einer neuen Produktreihe Verwendung findet.
Neue Werkstoffe für das Additive Manufacturing
Mit dem Selective Laser Sintering-Verfahren ist es möglich, polymere, metallische und keramische Pulvermaterialien Schichtweise zu hochkomplexen dreidimensionalen Objekten aufzubauen. Auf Grund der werkzeuglosen, generativen Fertigung beim Lasersintern können nahezu beliebig gestaltete innere und äußere Geometrien realisiert werden.
Integrierte Sensoren und Aktoren
Diese leistungsfähigen Verfahren werden am Fraunhofer IFF für die Entwicklung intelligenter Strukturen zur aktiven Beeinflussung aerodynamischer Parameter wie Luftwiderstand, Auf- und Abtrieb genutzt. Durch den Einsatz der AM-Technologien zur Fertigung derartiger Aerodynamik-Baugruppen können die hochempfindlichen Sensor- und Aktorkomponenten passgenau und an praktisch jeder beliebigen Position des Bauteils integriert werden.
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- Ermittlung und Beurteilung von Gefahren am virtuellen Produktmodell
© Fraunhofer IFF
Interaktive Module zur Umsetzung der Maschinenrichtlinie in der Entwicklung und Nutzung von Maschinen und Anlagen
Review3D
Der Zweck der digitalen Fabrik ist die ganzheitliche Planung, Realisierung, und Steuerung aller wesentlichen Fabrikprozesse und -ressourcen unter Verwendung digitaler Modelle und Methoden. Dabei ist es relevant, die Simulations- und Planungsergebnisse ganzheitlich und kurzfristig zu visualisieren und eine Überprüfung des statischen Fabrik- oder Anlagenlayouts und der dynamischen Prozesse zu gewährleisten. Für diese Anforderungen stellt Review3D verschiedene Lösungen bereit.
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- © Franhofer IFF
Durchgängiges System zur virtuellen Produktentwicklung
Unser VE-System verbindet kommerzielle Werkzeuge für Planung, Konstruktion, Steuerungsentwicklung und verschiedene Simulatoren zu einem durchgängigen System, so dass der Aufwand zur Erstellung und Durchführung von physikalischen Simulationen minimal wird und fehleranfällige Doppeleingaben von Daten vermieden werden.
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- © Fraunhofer IFF
Automatische Modellgenerierung für mechatronische Systeme
Der Workflow zur automatischen Erstellung von mechatronischen Gesamtmodellen wird anhand eines Roboters demonstriert.
Maschinen- und Anlagensimulation
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- © Fraunhofer IFF
Automatische Modellgenerierung für mechatronische Systeme
Der Workflow zur automatischen Erstellung von mechatronischen Gesamtmodellen wird anhand eines Roboters demonstriert.
Vincent
Die »Virtual Numeric Control Environment« (Vincent) generiert teilautomatisch aus CAD-Zeichnungen Kinematikmodelle, welche an reale Steuerungssysteme (SPS, CNC) gekoppelt werden. Damit wird eine Steuerungsentwicklung am virtuellen Modell mit realistischem physikalischem Verhalten möglich.
Viro-Con
Komponenten eines modularen Robotersystems werden grafisch per Click-and-Drop zu einem kundenspezifischen Roboter konfiguriert, alle kinematischen und dynamischen Parameter werden automatisch berechnet und dargestellt (Arbeitsräume, Beschleunigungen, Motormomente, Kollisionen u. v. m.).
Teilautomatisierte Anlage zur Herstellung von Wasserfiltern
Für einen großen Chemiekonzern entwickelte das Fraunhofer IFF eine komplette Anlage zur Herstellung von Wasserfiltern aus speziellen Membranen. Dabei wurden Maschinenfunktionen und komplizierte Prozessschritte, aber auch das Layout und Produktparameter, zunächst in umfangreichen Simulationen entwickelt, getestet und optimiert.
Virtuelles Prüffeld für elektrische Großgeräte
Für die Optimierung des Simulationsverfahrens wurde am Fraunhofer IFF eine Technologie entwickelt, deren Aufgabe in der Unterstützung des Entwicklerteams bei der Projektierung, Optimierung und rechengestützte Prüfung von elektrischen Maschinen liegt.
Optimierung einer Planscheibe für Werkzeugmaschinen
Die Konstruktion einer sehr großen Planscheibe für Werkzeugmaschinen inkl. ihrer hydraulischen Lager wurde durch Simulation getestet und optimiert. Wegen der komplexen nichtlinearen Zusammenhänge zwischen mechanischen und hydraulischen Parameter kam eine Kombination von Struktursimulation (FEM, CFD) und analytischen Verfahren zum Einsatz.
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- © Fraunhofer IFF
Widerstandspunktschweißen
Das Programmiersystem erlaubt das intuitive Eingeben der auszuführenden Aktionen direkt am virtuellen Modell des Werkstückes und stellt die geplante Bearbeitung verständlich visuell dar.
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- © Fraunhofer IFF
Virtual Engineering System für einen Großmaschinenhersteller
Für einen Hersteller von Großwerkzeugmaschinen wurde ein leistungsfähiges VE-System entwickelt, welches ein physikalisches Modell der Werkzeugmaschine aus CAD-Daten generiert und an das Steuerungssystem anbindet. Damit können sowohl das Verhalten der Maschine als auch die Interaktion zwischen Bearbeitungskopf und Werkstück in Echtzeit simuliert werden.
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- © Fraunhofer IFF
Elektronenstrahlschweißen
Unser Kunde verwendet einen numerisch gesteuerten 7-Achs-Roboter, um Bauteile bis 50t Stückgewicht mit Elektronenstrahlen in einer 630 m3 fassenden Vakuumkammer zu schweißen, zu härten oder zu schneiden. Dafür wurde ein System entwickelt, das auf den CAD-Daten der Kammer, des Roboters und des Bauteils die NC-Steuerung des Roboters automatisch programmiert, um die gewünschte Bahn exakt abzufahren. Die Rüstzeit für ein neues Bauteil konnte so von mehreren Stunden auf ca. 30 Minuten verkürzt werden.
Virtuelle Inbetriebnahme einer Hochtemperaturkammer für die Holztrocknung
Am Fraunhofer IFF wurde ein neuartiges Verfahren zur Veredlung einheimischer Hölzer durch Dampftrocknung entwickelt. Zur Realisierung einer ersten kommerziellen Anlage wurden Prozessoptimierung, Steuerungsentwicklung und virtuelle Tests ausschließlich am virtuellen Modell der Trockenkammer durchgeführt. Dadurch konnte die reale Anlage nur 3 Tage nach ihrer Montage den produktiven und fehlerfreien Betrieb aufnehmen.
Virtuelle Ausbildung und Qualifizierung
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ViERforES Medizintechnik
In Kooperation mit der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg wird eine virtuelle Testumgebung für neuartige minimalinvasive Verfahren und Instrumente (insbesondere Single Port) entwickelt.
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- © Fraunhofer IFF
Interaktive Lernumgebung zur Montage und Inbetriebnahme eines Hochspannungsleistungsschalters
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- © Fraunhofer IFF
Virtuell interaktive Lernumgebung für das Arbeiten unter Spannung
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- Das Visualisierungssystem im Qualifizierungszentrum der BG RCI in Maikammer
© Fraunhofer IFF
Umfüllen leicht entzündlicher Flüssigkeiten
Mechatroniksimulation
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- © Fraunhofer IFF
Automatische Modellgenerierung für mechatronische Systeme
Der Workflow zur automatischen Erstellung von mechatronischen Gesamtmodellen wird anhand eines Roboters demonstriert.
Vincent
Die »Virtual Numeric Control Environment« (Vincent) generiert teilautomatisch aus CAD-Zeichnungen Kinematikmodelle, welche an reale Steuerungssysteme (SPS, CNC) gekoppelt werden. Damit wird eine Steuerungsentwicklung am virtuellen Modell mit realistischem physikalischem Verhalten möglich.
ViERforES Fahrzeugtechnik
In Kooperation mit den Universitäten Magdeburg und Kaiserslautern werden verteilte Echtzeitsimulationsumgebungen entwickelt und getestet, die eine vollständige Simulation der Fahrzustände, Belastungen, Energiebilanzen etc. von Fahrzeugen ermöglichen.
Viro-Con
Komponenten eines modularen Robotersystems werden grafisch per Click-and-Drop zu einem kundenspezifischen Roboter konfiguriert, alle kinematischen und dynamischen Parameter werden automatisch berechnet und dargestellt (Arbeitsräume, Beschleunigungen, Motormomente, Kollisionen u. v. m.).
Infrastrukturplanung
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- Blick auf die Innenstadt des virtuellen Magdeburgs
© Fraunhofer IFF
Interaktive 3-D-Visualisierung der Landeshauptstadt Magdeburg
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- Blick auf den "Großen Markt" im virtuellen Staßfurt
© Fraunhofer IFF
Erstellung einer interaktiven 3-D-Visualisierung ausgewählter IBA-Projekte der Stadt Staßfurt
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- Blick auf den virtuellen Hafenturm im Hafen "Marina Mücheln"
© Fraunhofer IFF
Erstellung einer interaktiven 3-D-Visualisierung des Geiseltals
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- Virtuelle Darstellung des Firmengebäudes der "Winkelmann Recycling GmbH"
© Fraunhofer IFF
Visualisierung des Industrie- und Gewerbeparks Mittelelbe
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- Virtuelle Darstellung einer Chemie- und Industrieanlage der Polymer-Technik Elbe GmbH
© Fraunhofer IFF
Interaktive 3-D-Visualisierung der Wirtschaftsbereiche Piesteritz, Oranienbaum und Vockerode
Virtuelle Trassenplanung
Zur Sicherung unseres Lebensstandards ist ein intelligenter Ausbau der elektrischen Netze unter Berücksichtigung von Versorgungssicherheit, Umweltschutz und kommunaler Kommunikation notwendig. Eine Virtuelle Trassenplanung kann die Erreichung dieser Ziele auf der Basis innovativer VR-Technologien unterstützen.
Marketingunterstützung
Unterstützung des Produktmarketings
Im Bereich des Produktmarketings besteht ständig Bedarf an neuen, innovativen Präsentationstechnologien, um das Interesse von Kunden zu wecken und zu halten. Als ein weiterer Schritt in diese Richtung wurden am Fraunhofer IFF Systeme entwickelt, welche mittels Augmented Reality die Präsentation und Interaktion mit virtuellen Produktmodellen, Animationen und Schemen in der realen Umgebung ohne zusätzliche Eingabegeräte ermöglichen.
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- Virtuelle Darstellung des Theaters in Bernburg
© Fraunhofer IFF
Erarbeitung und Dokumentation der Best Practices am Beispiel der IBA-Stadt Bernburg
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- Virtuelle Darstellung der Klosterkirche Sankt Ulrici in Sangerhausen
© Fraunhofer IFF
Erstellung einer interaktiven 3-D-Visualisierung der Berg- und Rosenstadt Sangerhausen
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- Blick auf die Innenstadt des virtuellen Magdeburgs
© Fraunhofer IFF
Interaktive 3-D-Visualisierung der Landeshauptstadt Magdeburg
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- Virtuelle Darstellung der St. Petri-Pauli-Kirche in der Lutherstadt Eisleben
© Fraunhofer IFF
Interaktive 3-D-Visualisierung der Lutherstadt Eisleben
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- Virtuelle Darstellung des Firmengebäudes der "Winkelmann Recycling GmbH"
© Fraunhofer IFF
Visualisierung des Industrie- und Gewerbeparks Mittelelbe
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- Virtuelle Darstellung der Industrieanlage "Puralube" im Industriepark Zeitz
© Fraunhofer IFF
Erstellung einer virtuell-interaktiven 3-D-Visualisierung des Chemie- und Industrieparks Zeitz
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- Virtuelle Darstellung einer Chemie- und Industrieanlage der Polymer-Technik Elbe GmbH
© Fraunhofer IFF
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