Die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie Automobil- und Werkzeugmaschinenhersteller können sich auf neue digitale Dienste freuen, die ihre Arbeitsabläufe effizienter und produktiver machen sollen.

Führende Wissenschaftler der Fakultät für Angewandte Wissenschaften der University of British Columbia, Kanada (UBC), des Fraunhofer-Instituts für Experimentelles Software Engineering IESE und des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU kamen am 27. Juli zu einem Empfang und einer Laborführung zusammen, um eine neue Forschungskooperation zu feiern, deren Ziel die digitale Transformation der Fertigungsindustrie ist. Im Rahmen des zunächst auf zwei Jahre angelegten Pilotprojekts soll die Forschungsexpertise der drei Institutionen gebündelt werden, um Digitale Zwillinge für Hersteller in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und im Werkzeugmaschinenbau zu erstellen. Ein Digitaler Zwilling nutzt Sensoren aus dem Internet der Dinge, um Daten einer Maschine, eines Prozesses oder einer Fabrik in der realen Welt zu verfolgen und diese in einer virtuellen Umgebung zu replizieren. Für Hersteller, die auf manuelle Abläufe angewiesen sind, ist das Maß an Echtzeitdaten und Einblicken, die Digitale Zwillinge bieten, revolutionär – insbesondere angesichts plötzlicher schwerwiegender Ereignisse wie der COVID-19-Pandemie.

»Verglichen mit der turbulenten Welt um uns herum ist die internationale Zusammenarbeit in Wissenschaft und Technologie ein Anker in manchmal unruhigen Gewässern«, sagte Marc Eichhorn, Generalkonsul der Bundesrepublik Deutschland. Die Zusammenarbeit zwischen der UBC und Fraunhofer zur industriellen digitalen Transformation (Collaboration on Industrial Digital Transformation, kurz C-IDT) repräsentiert einen »Meilenstein der wissenschaftlichen Zusammenarbeit und unser Engagement für die Zukunft«.

Kanada und Deutschland blicken auf eine lange Geschichte der wissenschaftlichen und technologischen Zusammenarbeit zurück, mit mehr als 1.000 gemeinsamen Forschungsprojekten in den letzten 50 Jahren. Die UBC-Fraunhofer C-IDT ist nur das jüngste Projekt in dieser Geschichte und baut auf einer jahrzehntelangen Partnerschaft zwischen der UBC und Fraunhofer auf. Eine solche Zusammenarbeit eröffnet nicht nur wirtschaftliche Chancen – Deutschland ist für Kanada der größte Exportmarkt in der EU, mit einem gegenseitigen Handelsvolumen von circa 26 Milliarden Dollar im Jahr 2021 –, sondern öffnet auch Tore, um kritischen Herausforderungen wie dem Klimawandel und der COVID-19-Pandemie schneller zu begegnen. 

»Diese Art der Zusammenarbeit stellt nicht nur eine wirtschaftliche Chance und eine großartige Plattform für wissenschaftliche Entdeckungen dar«, sagte Dr. Walter Mérida, stellvertretender Dekan für Forschungs- und Industriepartnerschaften an der Fakultät für Angewandte Wissenschaften der UBC. »Meiner Meinung nach ist sie angesichts der knappen Zeit, die wir haben, um die Herausforderungen, die wir erleben, zu meistern, inzwischen eine Notwendigkeit geworden. Wir haben keine 100 Jahre Zeit, um unsere Energiesysteme zu verändern, ohne die dafür erforderlichen Innovationen zu beschleunigen.«

Digitale Innovationen sind die Treiber eines unglaublichen Wandels in der Fertigungsindustrie – und zwar so sehr, dass dieser Wandel als vierte industrielle Revolution (Industrie 4.0) betrachtet wird. Dr. Peter Liggesmeyer, Leiter des Fraunhofer IESE, sprach darüber, wie wertvoll es ist, die Kompetenzen der drei Partner in den Bereichen Software für Industrie 4.0, Werkzeugmaschinen sowie thermische Einflüsse und Werkzeugverschleiß zu kombinieren, um Digitale Zwillinge zu erstellen, die zu diesem Wandel beitragen werden. Gemeinsam werden sie in der Lage sein, »die Angebote für Industriepartner in Nordamerika und Europa zu verbessern«.

Dr. Steffen Ihlenfeldt, Leiter des Fraunhofer IWU, zeichnete eine Bild von der »Fabrik der Zukunft«, auf die sich die Fertigung zubewegt: eine Fabrik, die lokale Ressourcen nutzt, Co-Creation-Prozesse hat, kohlenstoffnegativ ist, in das urbane Umfeld integriert ist und hybrides Arbeiten ermöglicht. Die Arbeit des UBC-Fraunhofer C-IDT an Digitalen Zwillingen ist ein erster Schritt in Richtung dieser Vision.

»Einer der wichtigsten Aspekte dieses Projekts ist der Transfer unseres Wissens in die Industrie«, sagte Dr. Yusuf Altintas, Leiter des Manufacturing Automation Laboratory an der UBC. Digitale Zwillinge helfen den Herstellern, ihre Maschinen und Prozesse besser zu überwachen. Sie ermöglichen es den Herstellern auch, Änderungen in einer virtuellen Umgebung zu modellieren, bevor sie in der realen Welt umgesetzt werden, was Risiken und Kosten reduziert und sicherere, präzisere Abläufe ermöglicht.

Obwohl das Pilotprojekt auf die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Automobilindustrie und die Werkzeugmaschinenherstellung ausgerichtet ist – Branchen mit horrenden Betriebskosten und keinem Spielraum für Fehler –, bekräftigte Dr. Altintas die gemeinsame Hoffnung der Gruppe, die Arbeit auf andere Branchen auszudehnen. Dazu könnten in British Columbia (Kanada) wichtige Branchen wie Holzindustrie, Lebensmittelindustrie, Schiffbau, Gesundheitswesen (möglicherweise über die UBC School of Biomedical Engineering), Bergbau und Smart Farming gehören.

Die UBC-Fraunhofer C-IDT ist offen für eine langfristige Zusammenarbeit mit Forschungsexperten innerhalb der UBC, mit anderen Universitäten und mit Industriepartnern. Wenn Sie daran interessiert sind, mehr über die Zusammenarbeit zu erfahren, wenden Sie sich bitte an das Team von UBC APSC Research and Partnership unter C-IDT@apsc.ubc.ca.