Digital Engineering: Herausforderungen, Chancen und Tools für die Produktentwicklung in der digitalen Fabrik

Ingenieure und Produktentwickler nutzen schon lange digitale Tools, um Zeichnungen und 3D-Modelle zu erstellen. Bisher wurde jedoch spätestens beim Prototyping die virtuelle Realität verlassen. Mit Digital Engineering ändert sich das. Neue Tools und der Fortschritt in der Augmented Reality (AR) erlauben nicht nur die Modellierung virtueller Objekte, sondern auch Interaktion und Iteration direkt in der erweiterten Realität. 

Für die Industrie haben Digital-Engineering-Technologien so das Potenzial, Produktentwicklungsprozesse effizienter und günstiger zu gestalten. Wir erklären, was Digital Engineering bedeutet, wie ein digitaler Produktentwicklungsprozess aussehen kann und wo Digital Engineering bereits heute die Industrie revolutioniert.

Was ist Digital Engineering?

Digital Engineering ist keine eigene Disziplin. Auch wenn bereits Studiengänge mit dem Schwerpunkt Digital Engineering existieren, gibt es keinen Digitalingenieur wie es einen Elektroingenieur gibt. Digital Engineering betrifft das Engineering in jeder Branche und bezeichnet den Einsatz digitaler Tools, in der Konstruktion von Anlagen, Maschinen und Gegenständen. Dabei wird im Ingenieurwesen selbstverständlich schon lange zum Teil digital gearbeitet. Insbesondere CAD-Modelle spielen seit Jahrzehnten eine zentrale Rolle in der Konstruktion von komplexen Geräten und Anlagen. Dadurch ist zwar die Planung digital, aber spätestens der Prototyp musste in der realen Welt gebaut werden. 

Digital Engineering verspricht dagegen eine vollständige Digitalisierung der Produktentwicklung – von der Planung, über die Erstellung von 3D-Modellen und dem digital Prototyping bis zur Kommunikation mit dem Kunden und das Testen verschiedener Szenarien.

Die Anwendungsbereiche digitaler Produktentwicklung

In allen produzierenden Bereichen wird Digital Engineering eine maßgebliche Rolle spielen, um als Unternehmen zukunftsfähig zu bleiben. Einige Branchen übernehmen dabei eine Vorreiterrolle. Hier werden bereits heute die Technologien ausprobiert, die in naher Zukunft zum Standard in der Industrie werden.

Digital Engineering in der Automobilindustrie

Dass insbesondere die Automobilindustrie mit digitalen Produktentwicklungsprozessen und Digital Engineering experimentiert, ist nicht überraschend. Einerseits haben sich die Mobilitätsbedürfnisse gesellschaftlich und individuell stark verändert. Die Herausforderungen des Klimawandels und veränderte Kundenbedürfnisse zwingen die Automobilindustrie zu nachhaltigen Innovationen.

Gleichzeitig ist die Entwicklung von Prototypen gerade in der Automobilindustrie teuer und zeitintensiv. Ein neuer Fahrzeugtyp muss aufwendig von Hand gefertigt werden, weil die entsprechenden Maschinen noch nicht gebaut wurden. Damit die großen Automobilkonzerne nicht den Anschluss an innovative Mitbewerber, die auf den Markt drängen, verlieren, setzen sie auf Digital Engineering und Smart Factories, um ihr Prototyping durch Digitalisierung effizienter und günstiger zu gestalten und so schnell neue Innovationen zur Marktreife zu bringen

Digital Engineering in der Prozessindustrie

Die Prozessindustrie beschäftigt sich mit der Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen in technischen, chemischen und physikalischen Prozesse. Produktionsanlagen in dieser Industrie sind komplex, während die Anforderungen an die Qualität der produzierten Güter besonders hoch ist: Denn Unternehmen aus der Prozessindustrie produzieren unter anderem Lebensmittel und Medikamente. 

Die Prozessindustrie experimentiert hier mit virtuellen Zwillingen. Ein virtueller Zwilling bildet eine reale Anlage digital ab.  Mit der Erstellung eines virtuellen Zwillings einer Anlage kann so die Performance einer echten Anlage mit denen einer virtuell simulierten Anlage verglichen werden. Der Anlagenzwilling wird mit echten Daten aus dem IoT-System gefüttert. Dadurch entstehen realistische Daten, die eine Entscheidungsgrundlage für Optimierungsmaßnahmen der realen Anlage liefern.

Digitale Produktentwicklung im Anlagenbau

Auch in der Anlagenplanung spielt digital Engineering bereits heute eine große Rolle, denn auch hier sind Entwicklungs- und Testphasen extrem Zeit- und kostenintensiv. Außerdem treffen die Prozesse und Wirkungen der digitalen Transformation den Maschinen- und Anlagenbau wie unter einem Brennglas. Denn die veränderten Anforderungen von Kunden und Märkten geben diese Unternehmen an die Anlagen- und Maschinenbauer weiter. Die Projektlaufzeiten sollen insgesamt kürzer, komplizierte Anlagenkonstruktionen im Idealfall zu jedem Zeitpunkt veränderbar sein. 

Um diese Anforderungen abzubilden, machen Maschinen- und Anlagenbauer von den Möglichkeiten des digital Engineering gebrauch. Innovative Tools bieten diesen Unternehmen vollständige Umgebungen für eine digitalisierte Entwicklung inklusive aller an die Entwicklung anschließenden Prozesse wie die Kommunikation mit Kunden.

Wollen Sie noch weitere Anwendungsbereiche kennenlernen? Hier erfahren Sie mehr über Augmented Reality und dessen Anwendungsbereiche

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Digitale Engineering reduziert Entwicklungskosten

Digitale Produktentwicklung vom CAD-Modell bis zum interaktiven Prototypen

Digital Engineering ist im Kontext der digitalen Fabrik relevant geworden. Die digitale Fabrik verbindet alle Phasen der Produktentwicklung und Fertigung digital und verzahnt sie miteinander.

Vereinheitlichung und Visualisierung von Modellen in der Augmented Reality

In der Produktentwicklung wird schon lange mit CAD-Dateien gearbeitet. Die Vereinheitlichung und Vereinfachung dieser Dateien ist sehr komplex, weil verschiedene Branchen und Unternehmen unterschiedliche Richtlinien und Standards bezüglich der Anfertigung von CAD-Dateien haben.

Das Digital Engineering Tool besteht aus zwei Komponenten

ALEGER stellt Ihnen ein Tool zur Verfügung, mit dem Sie CAD-Dateien in einer Entwicklungsumgebung darstellen, modifizieren und in einer AR-Umgebung visualisieren können. 

ARES ist der Augmented Reality Engineering Space um Ihre CAD Dateien in AR darzustellen. Hier können Sie Objekte nach Ihren Anforderung manipulieren. Basis Funktionen sind zum Beispiel: Skalieren, drehen, versetzen und einen Querschnitt setzen. Ebenso ist es möglich mehrere CAD Dateien zu laden und in Echtzeit zu rendern. Weiters wird im Digital Engineering Space auch die Meeting Funktion bereitgestellt.  Somit ist es möglich , andere Teilnehmer zu Ihrer AR Besprechung hinzuzufügen.

ISAR steht für Interactive Streaming For Augmented Reality und kommt bei großen CAD Dateien zur Anwendung. Das betrifft komplexe Modelle mit einer sehr hohen Anzahl an Polygonen und Bauteilen. Der Vorteil für Sie: Ihre Konstruktionen und Designs  können OHNE Datenverlust und maßstabsgetreu wiedergegeben werden.

Nur, wenn es gelingt verschiedene Datengrundlagen und Konstruktionsweisen innerhalb eines Projekts zu vereinheitlichen, können Unternehmen das volle Potenzial digitaler Produktentwicklung für sich nutzen. Die Übertragung und Darstellung von Konstruktionsentwürfen in einer AR-Umgebung sind damit die Grundlage dafür, komplizierte Prozesse in der Industrie vom Prototypen über die Fabrikplanung bis zur Qualitätskontrolle zu vereinfachen. 

Digital Protoyping: Innovationen schnell und kostengünstig digital ausprobieren

Beim Digital Prototyping oder Optioneering geht es darum, verschiedene Designoptionen systematisch zu erkunden, um die beste Lösung für das zugrundeliegende Problem zu finden. Mit AR-Technologie können Ingenieure schnell und einfach verschiedene Modelle direkt in der virtuellen Realität testen und verschiedenen Parametern gegenüberstellen.

Mit ALEGER als starken Partner von SyMSpac bekommen Sie eine Entwicklungsumgebung, die Ihre Mitarbeiter mit allen Werkzeugen ausstattet, um digitale Produktentwicklung im Unternehmen zu etablieren. Die zentrale Produktentwicklungsplattform besteht aus drei Bereichen, die miteinander vernetzt sind:

  1. Component Space (Modellbibliothek): Die Bibliothek stellt dem Benutzer digitale Modelle von mechatronischen Systemen und Komponenten zur Verfügung. Sie wird ständig aktualisiert und erweitert.
  2. Tool Space: Im Tool Space werden Schnittstellen zu den unterschiedlichsten Softwareprogrammen für Konstruktion, Berechnung und Simulation (SolidWorks, FEMM, Mathlab, Ansys, HotInt, etc…) bereitgestellt.
  3. SyMSpace Center: Das Herzstück der Plattform. Hier werden die digitalen Modelle aus der Modellbibliothek mit den Softwareprogrammen aus dem Tool Space frei und flexibel per Mausklick verknüpft.

Interaktion in der AR-Umgebung

Die so erstellten Modelle können dann in einer AR-Umgebung mit entsprechender Hardware zum Leben erweckt werden. Eine Datenbrille wie die HoloLens 2 von Microsoft in Verbindung mit einem Stylus XR von Holo-Light erlaubt so die millimetergenaue Interaktion mit dem visualisierten Objekt direkt in der Augmented Reality.

In unserem Shop finden Sie die beste AR Hardware auf dem Markt.

Digitale Produktentwicklung automatisieren

Durch die einfache Verknüpfung von Modulen und Entwicklungstools lassen sich viele Prozesse in der Entwicklung automatisieren. Statt jedes Mal bei null anzufangen, ändern Sie einfach einige Variablen und erhalten direktes Feedback, wie Sie die angepasste Konstruktion verhält. Die nötige Rechenleistung für aufwendige Simulationen können Sie flexibel zuweisen. Je nach Priorität weisen sie so lokale Rechenleistung zu oder nutzen externe Cloud-Services. Die digitale Produktentwicklung ist so zu jedem Zeitpunkt skalierbar und verursacht weder unnötig hohe Kosten für das Vorhalten einer digitalen Infrastruktur noch zu Verzögerungen in der Entwicklung selbst.

Arbeitsanleitungen können im Digital Engineering direkt angezeigt werden

Digital Engineering: Unverzichtbar für die digitale Fabrik

In der Digitalisierung der Produktentwicklung liegt einer der wesentlichen Potenziale der digitalen Transformation in der Industrie. Sie verspricht nicht nur, immer komplexere Anlagen überhaupt abbilden zu können, sondern auch die Entwicklung insgesamt effizienter zu machen. Bereits heute liegen Lösungen vor, die es Industrieunternehmen ermöglicht ihre Produktentwicklung weitestgehend zu digitalisieren. Auch die Hardware in Form von Datenbrillen wie der Microsoft HoloLens 2 sind heutzutage dazu in der Lage, die Realität virtuell abzubilden und für den Nutzer zugänglich zu machen.

Natürlich können Sie bei ALEGER die besten Smart Glasses kaufen. Gerne beraten wir Sie auch bei der Auswahl und den Einsatzbereichen.

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Digital Engineering Features

Lassen Sie sich von den Features der Digital Engineering Plattform begeistern.

ISAR TECHNOLOGIE

Mit ISAR (Interactive Streaming for Augmented Reality) können Sie ihre CAD Dateien remote rendern und direkt auf das Ausgabegerät streamen . So verlieren Sie keine wertvollen Daten!

ZUSAMMENARBEIT IN AR

Holen Sie Projektmitglieder, Kunden und Lieferanten, LIVE zu Ihren Besprechungen in Augmented Reality, obwohl diese nicht am gleichen Standort sind.

BEARBEITEN IN AR

Bearbeiten Sie Ihre AR CAD Dateien so wie es wollen. Egal ob drehen, skalieren, bewegen, rotieren, eine Querschnitt nehmen, etc.

DATEIFORMAT UNABHÄNGIG

Egal ob klassische STEP Dateien, oder andere CAD Dateiformate wie . sldprt, 3D . dwg, . catpart, etc. Mit der Digital Engineering Plattform stellen Sie alle Dateien in AR dar.

MEHERERE FILES

Stellen Sie mehrere Dateien nebeneinander dar. Machen Sie Vorher-Nachher-Vergleiche, oder entnehmen Sie einzelne Komponenten aus dem CAD File Baum.

REFERENZPUNKTE SETZEN

Setzen Sie statische Referenzpunkte in der echten Welt mit Hilfe von QR Code oder Image Tracking. Anwendungsbeispiele finden sich unter anderem für Schulungen und Trainings von manuellen Arbeitsprozessen.