Die Lücke zwischen Design und Realität überbrücken

NORD, der globale Antriebstechnik-Hersteller, hat eine Digital-Twin-Simulationsplattform eingeführt, die speziell auf Robotik-Entwickler und Automatisierungsingenieure ausgerichtet ist. Die Plattform ermöglicht es Benutzern, virtuelle Replikationen von Antriebssystemen zu erstellen, einschließlich Motoren, Getriebekästen und Frequenzumrichter, und deren Leistung unter realistischen Betriebsbedingungen zu testen, bevor sie sich auf physische Hardware festlegen. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in den Bemühungen des Unternehmens dar, die Art und Weise zu modernisieren, wie Antriebssysteme spezifiziert, validiert und in Robotik-Plattformen integriert werden.

Das Kernversprechen des Digital-Twin-Ansatzes ist unkompliziert: Durch die Simulation des Antriebsverhaltens in Software können Ingenieure Probleme früh in der Planungsphase erkennen, anstatt sie zu entdecken, nachdem teure Prototypen hergestellt wurden. NORD behauptet, dass seine Plattform alles von Drehmomentkurven und Thermoverhalten bis zur Energieverschwendung und mechanischen Belastung modellieren kann und Entwicklern einen umfassenden Überblick darüber gibt, wie ein Antriebskonzept in der realen Welt funktioniert.

So funktioniert die Plattform

Die Simulationsumgebung ist um den vorhandenen Produktkatalog von NORD herum aufgebaut, der ein breites Spektrum an Getriebemotoren, industriellen Getriebeyeinheiten und Antriebselektronik umfasst. Ingenieure wählen Komponenten aus dem Katalog aus, konfigurieren diese für ihre spezifische Anwendung und führen dann Simulationen aus, die das Systemverhalten unter verschiedenen Betriebsszenarios modellieren.

Die Schlüsselfunktionen der Plattform sind folgende:

  • Wärmebetriebsmodellierung: Simulationen zeigen, wie viel Wärmee Antriebskomponenten unter kontinuierlicher Last erzeugen, und helfen Ingenieuren festzustellen, ob zusätzliche Kühlmaßnahmen erforderlich sind.
  • Effizienzanalyse: Die Plattform berechnet den Stromverbrauch in verschiedenen Betriebsprofilen, sodass Entwickler die Energieverwendung optimieren können – ein entscheidender Punkt für batteriebetriebene Robotik-Systeme.
  • Modellierung von mechanischen Belastungen: Ingenieure können die Kräfte modellieren, die unter Spitzenlastbedingungen auf Getriebekästen und Motorwellen wirken, und potenzielle Ausfallpunkte erkennen, bevor physische Tests beginnen.
  • Profilierung dynamischer Lasten: Das System unterstützt variable Lastszenarios wie einen Roboterarm, der zwischen hochdrehmomentigen Hebevorgängen und niedrigtorquigen Positionierungen wechselt, und bietet ein realistischeres Bild der Leistung in der realen Welt.

NORD hat die Plattform in Standardisierungsdateiformate integriert, was es möglich macht, Simulationsergebnisse in CAD- und PLM-Systeme zu exportieren, die Ingenieure bereits verwenden. Diese Interoperabilität ist wichtig, da die Auswahl eines Antriebssystems selten eine isolierte Entscheidung ist. Sie muss in ein breiteres mechanisches und elektrisches Design passen, und der nahtlose Datenaustausch zwischen Tools verringert die Reibung bei der Integration von Simulationsergebnissen in den Gesamtentwicklungsworkflow.

Warum Digital Twins in der Robotik wichtig sind

Die Robotik-Industrie hat sich in den letzten Jahren gleichmäßig in Richtung simulationsorientierter Entwicklung bewegt, und dieser Trend hat sich beschleunigt, da Roboter immer komplexer werden und die Kosten für physisches Prototyping weiter steigen. Die Digital-Twin-Technologie befindet sich im Schnittpunkt mehrerer konvergierender Kräfte, die die Art und Weise verändern, wie Robotik-Systeme entworfen und gebaut werden.

Erstens bedeutet die große Vielfalt von Robotik-Anwendungen, dass Antriebssysteme für sehr unterschiedliche Betriebsbedingungen optimiert werden müssen. Eine Antriebskonfiguration, die perfekt für einen Lagerlogistik-Roboter funktioniert, kann für eine landwirtschaftliche Erntemaschine oder einen kollaborativen Fertigungsarm völlig ungeeignet sein. Simulation ermöglicht es Ingenieuren, mehrere Konfigurationen schnell zu testen und das Feld zu verengen, bevor Metall bearbeitet wird.

Zweitens ist der Druck auf die Time-to-Market in der Robotik-Industrie immens. Startups und etablierte Hersteller konkurrieren um die Bereitstellung neuer Plattformen, und jede Woche, die für die Iteration physischer Prototypen aufgewendet wird, ist eine Woche, die Konkurrenten nutzen können, um Vorteile zu gewinnen. Eine Simulationsplattform, die Leistung in der realen Welt zuverlässig vorhersagt, kann Entwicklungszeitpläne erheblich verkürzen.

Drittens werden Nachhaltigkeitsaspekte zunehmend wichtig. Physisches Prototyping erzeugt Abfall, verbraucht Energie und benötigt Rohstoffe. Durch die Reduzierung der Anzahl der erforderlichen Prototyp-Iterationen tragen Digital-Twin-Plattformen zu ressourceneffizienteren Entwicklungsprozessen bei.

NORDs strategische Position

NORD ist nicht das erste Unternehmen, das Digital-Twin-Funktionen für Antriebssysteme anbietet, aber seine Plattform zeichnet sich durch die Tiefe der Integration in seine eigene Produktpalette aus. Da die Simulationen auf den tatsächlichen Komponentenspezifikationen von NORD aufgebaut sind, sind die Ergebnisse direkt an Produkte gebunden, die bestellt und geliefert werden können, anstatt an idealisierte Modelle, die möglicherweise keiner verfügbaren Hardware entsprechen.

Diese enge Verbindung zwischen Simulation und Lieferkette ist ein Wettbewerbsvorteil. Ingenieure, die die Plattform zur Validierung eines Antriebskonzepts verwenden, können direkt zur Beschaffung übergehen, ohne die Vermutungen, die manchmal bei der Umstellung von Simulation auf Produktion auftreten. NORD sagt, dass Kunden, die die Plattform nutzen, über deutlich kürzere Spezifikationszyklen und weniger Überraschungen nach der Installation berichtet haben.

Das Unternehmen positioniert die Plattform auch als Service-Tool und nicht nur als Design-Tool. Bestehende NORD-Kunden können damit bewerten, ob Antriebssystem-Upgrades oder -Austausche die erwarteten Leistungsverbesserungen bringen, bevor sie sich zu teuren Sanierungen installierter Geräte verpflichten.

Auswirkungen auf das breitere Robotik-Ökosystem

Die Veröffentlichung von NORDs Plattform spiegelt eine breitere branchenweite Verschiebung hin zu komponentisierter, simulationsgeprüfter Entwicklung wider. Da die Antriebstechnologie mit Funktionen wie integrierter Zustandsüberwachung, prädiktiver Wartung und adaptiven Steueralgorithmen zunehmend raffinierter wird, wächst die Notwendigkeit genauen Vor-Einsatz-Simulationen entsprechend.

Für Robotik-Entwickler reduzieren Plattformen wie diese einen der anhaltenden Schmerzpunkte bei der Systemintegration: die Unsicherheit darüber, ob ein angegebenes Antriebssystem tatsächlich wie erwartet in der Zielanwendung funktioniert. Diese Unsicherheit hat in der Vergangenheit zu Überspezifikationen geführt, bei denen Ingenieure größere, teurere Antriebe auswählten als notwendig, um eine Sicherheitsmarge zu haben, oder zu kostspieligen Ausfällen vor Ort, wenn ein unterspezifizierter Antrieb auf Lasten trifft, für die er nicht ausgelegt war.

Durch die Bereitstellung eines zuverlässigen virtuellen Testplatzes zielt die Digital-Twin-Plattform von NORD darauf ab, diese Unsicherheit zu verringern und Robotik-Entwicklern mehr Sicherheit bei ihren Antriebssystem-Wahlmöglichkeiten zu geben, was letztendlich zu besseren Robotern führt, die schneller auf den Markt kommen und kostengünstiger zu entwickeln sind.

Dieser Artikel basiert auf Berichten des The Robot Report. Lesen Sie den Original-Artikel.