Die Aufgabe des Digital Laboratory ist es, die Wirtschaft im digitalen Wandel zu unterstützen.  Im Rahmen von Auftragsforschung als auch Vorlaufentwicklung  bieten wir auch interessante Themen für Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten), als auch Studierendenprojekte.

Unsere aktuellen Projekte werden im folgenden kurz erläutert.

Wir sind ebenfalls daran interessiert internationale Kontakte und Kooperationen mit Universitäten und Wirtschaftspartnern zu knüpfen.

Connectivity

Die Verbindung (Connectivity) von Fertigungsanlagen mit ihrer Umwelt ist die Grundlage unserer Forschung und daher eine unserer Kernkompetenzen. Hierzu verfügen wir in unserem Labor über eine hochmoderne 5-Achs-Fräsmaschine (DMU 75 MonoBlock) der Firma DMG Mori und weiteren technischen Geräten.

Konkret geht es dabei um zwei Anwendungsgebiete:

1. Anbindung von Fertigungsanlagen mittels Bluetooth, Wifi und LTE

Hier werden Sensoren mittels Bluetooth 5.0 mit Fertigungsanlagen verbunden, sowie die Grundlage für den Datenaustausch geschaffen, indem die Anlage mit Wifi- und LTE-Schnittstellen ausgestattet wird. Die Sicherheit der Daten wird im Sinne unserer Industriepartner besonders berücksichtigt. 

2. Informationen nach Außen anbieten

Relevante Maschinendaten werden aufbereitet und mit der IoT-Schnittstelle “OPC UA” nahezu in Echtzeit angeboten. Dies ist die Grundlage für alle weiteren Projekte wie Smart Devices oder Data Science, welche auf die Bereitstellung der Daten angewiesen sind.

Augmented Reality (AR)

Die Digitalisierung im Maschinenbau stellt eine riesige Chance dar in der Optimierung von verschiedensten Prozessen. Um diese Wandlung der sogenannten Industrie 4.0 auf die nächste Ebene zu bringen, wird der der Einsatz von Augmented Reality (AR)-Brillen im Maschinenbau evaluiert. Es wird erforscht, wie Augmented Reality in verschiedenen Prozessen profitabel eingesetzt werden kann. Hierbei wurden aktuelle Datenbrillen anhand ihrer Eigenschaften und Kompatibilität zu den zunächst definierten Use-Cases bewertet und für einen Anwendungs-Prototyp ausgewählt. In dem Forschungsprojekt arbeitet ein Team aus Ingenieuren und Informatikern der Fachrichtung Game Engineering an der Umsetzung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, welche den Arbeitsablauf speziell in den Disziplinen der Wartung und der Schulung optimieren soll. So können neue, innovative Lösungen ermöglicht werden, die die Arbeitsorganisation im Sinne der Industrie 4.0 intelligenter macht. Augmented Reality ist vielleicht das spannendste digitale Thema in den nächsten Jahren.

Smart Devices - Smartwatch

Durch den Einsatz einer Smartwatch wird die Transparenz und Stillstandszeit der Industrieanlagen signifikant verbessert.

In diesem Projekt wird eine Echtzeitübersicht von Fertigungsmaschinen auf einer Apple Watch dargestellt. Wichtig hierbei ist, die richtige Information den richtigen Personen genau dann zur Verfügung stellen, wenn sie benötigt werden – nicht mehr und nicht weniger. Zudem wird untersucht, wie sich Gamification Elemente auf die Motivation des Mitarbeiters auswirken.


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Machine Learning

Im Zuge der vierten industriellen Revolution unterstützt und entwickelt  das Digital Laboratory umsetzbare und zugeschnittene Lösungen im Bereich Data Science und Machine Learning für unsere Industriepartner.

Neben state-of-the-art Technologien werden neueste Machine- und Deep Learning Verfahren zur Automatisierung und Optimierung von Prozessen, der Datenverarbeitung und frühzeitiger Fehlererkennung angewendet um einen maximalen Mehrwert dieser Daten für Unternehmen gewährleisten zu können.

Wir sind deshalb insbesondere in diesem Bereich an internationalen Kontakten und Kooperationen mit Universitäten und Wirtschaftspartner interessiert.

Fahrerloses Transportsystem


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Digital Twin

Digital Twin einer Werkzeugmaschine:

Hier abgebildet ist die Virtual Machine der DMU75 monoBlock Fräsmaschine des Digital Laboratory.

Dabei wird ein virtuelles Abbild der bereits gebauten Werkzeugmaschine wiedergegeben und ermöglicht eine Simulation des realen Arbeitsbereiches. Dies gelingt durch eine Integration von Geometrie und Kinematik mit gleichzeitiger Implementierung der Funktionalitäten der numerische Steuerung (NC) und der speicherprogrammierbaren Steuerung (PLC). Zur Darstellung des 3D-Modelles werden Mit Hilfe der CAD/CAM Software Siemens die original CAD-Konstruktionsdaten der jeweiligen Produktionseinheit herangezogen.

Die Simulation zeigt die genauen Verfahrwege der Maschine, den Materialabtrag des Werkstücks bezogen auf das Rohteil und würde im Falle einer Kollision eine Fehlermeldung ausgeben.

Vorteile:

  • 5-Achs-Simultanbearbeitungen sind manuell kaum möglich zu programmieren und können nur mit Hilfe einer CAD/CAM Software realisiert werden
  • die Maschine besitzt keine eigene Kollisionsüberwachung, weshalb eine 1:1 Simulation sehr hilfreich ist in Bezug auf 5-Achs-Bearbeitungen

Der Digital Twin geht darüber hinaus und stellt ein computergestütztes Modell dar, welches physische Gegenstände, immaterielle Objekte oder Prozesse visualisiert. Dabei werden reale Daten verwendet, um den aktuellen Zustand der Produktionseinheit darzustellen. Anders als die Virtual Machine, die mehrere Produktionseinheiten zwar simuliert, aber keine weiteren Daten dazu aufnimmt, begleitet der Digital Twin die Werkzeugmaschine über ihren kompletten Produktlebenszyklus. Der Digital Twin kann über das Internet of Things große Mengen an Daten generieren, speichern, auswerten und an vernetzte Komponenten weitergeben.

Digital Twin einer Produktion:

Mit der Simulationssoftware Tecnomatix Plant Simulation von Siemens kann ein Digital Twin für eine Produktion abgebildet werden.

Im Video zu sehen ist die geplante Fließmontage der DMUmonoBlock Fräsmaschinen der Deckel Maho Pfronten GmbH.

Vorteile:

  • zuvor statisch berechnete Szenarien können dynamisiert abgebildet werden und sind deshalb realitätsnaher
  • durch die Erfassung der verschiedenen Einfluss- und Störfaktoren im Modell kann die diskrete Simulation die zufällige Überlagerung dieser vielfältigen Faktoren und ihre Auswirkungen auf das System darstellen
  • es können beliebig viele Szenarien simuliert werden, um die wirtschaftlichste Variante dann in der Realität umzusetzen
  • die 3D Visualisierung ist auch für außenstehende Personen sehr schnell und einfach zu verstehen

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