Wie Echtzeitsimulation den Maschinenbau verändert
Es ist eine enorme Herausforderung, Software selbst zu entwickeln. Wir sprechen hier von etwa zehn bis fünfzehn Jahren Entwicklungsarbeit, um eine benutzerfreundliche Software zu schaffen, die verschiedene Disziplinen in Echtzeit analysieren kann. Es gibt jedoch eine Abkürzung: die Mevea-Software.
Aki Mikkola, Professor für virtuelles Design und Direktor der SIM-Plattform, Lappeenranta University of Technology
Die LUT University – Lappeenranta-Lahti University of Technology – gilt seit ihrer Gründung 1969 als Vorreiterin in der Verbindung von Technologie und Wirtschaft und zählt zu den 20 vielversprechendsten und sich am schnellsten entwickelnden Universitäten weltweit. Die LUT University nutzt digitale Zwillinge für Forschung und die Entwicklung nachhaltiger Produktprozesse durch Simulation.
Die Technische Universität Lappeenranta nutzt digitale Zwillinge – Simulationslösungen –, um aktuelle globale Herausforderungen in Technologie und Wirtschaft zu bewältigen. Die SIM-Forschungsplattform der Universität konzentriert sich auf Echtzeitsimulation, virtuelle Realität und HMI-Technologien; Produktlebenszyklusmanagement über das Internet der Dinge; und nachhaltigen Kundennutzen durch IoT und Digitalisierung.
Die LUT-Universität spielt eine bedeutende Rolle in der Geschichte von Mevea, da sie die Alma Mater der Unternehmensgründer ist, die ihre Karriere im Bereich Mechatronik und Echtzeitsimulation begannen. Die fortlaufende Zusammenarbeit zwischen Mevea und der LUT-Universität kann daher als eine Art Würdigung der exzellenten Ingenieurausbildung an der Universität verstanden werden.
Echtzeitsimulation bringt verschiedene Ingenieursdisziplinen zusammen
Ingenieurwesen ist ein vielschichtiges Feld verschiedener Disziplinen – sie ergänzen sich zwar, können sich aber auch stark unterscheiden. Die Vielfalt der Disziplinen spiegelt sich in den bestehenden Produktlinien wider, die durch interdisziplinäre Zusammenarbeit entwickelt werden.
Die LUT-Universität nutzt die Echtzeit-Simulationssoftware von Mevea, um physikbasierte digitale Zwillinge realer Maschinen zu erstellen. Da sich die simulierten Modelle wie reale Maschinen verhalten, ermöglicht die Echtzeitsimulation verschiedenen Fachleuten, zu verstehen, wie ihre jeweilige Disziplin eine Maschine beeinflusst und ihr Verhalten in Echtzeit zu analysieren. „Das ist eine äußerst wertvolle Erkenntnis, denn natürlich wollen wir beispielsweise gute Hydraulikaktuatoren haben, aber noch wichtiger ist uns eine Maschine, deren Leistung als Ganzes optimiert ist“, erklärt Aki Mikkola , Professor für Virtuelles Design und Leiter der SIM-Plattform der LUT.
Lernen durch Simulation
Die LUT University bietet Studierenden maßgeschneiderte Kurse an, um die Theorie hinter der Simulationssoftware zu erlernen. Dank der offenen Dokumentation können Studierende mithilfe der Digital-Twin-Simulationen eigenständige Forschung betreiben. Sie können zwar Tests in ihren jeweiligen Fachgebieten durchführen, doch die Software von Mevea ermöglicht es ihnen auch, die Gesamtauswirkung eines Tests auf eine komplette Maschine zu beobachten und so ein umfassenderes Bild zu erhalten.
Im Bildungsbereich bietet die Echtzeitsimulation den zusätzlichen Vorteil des spielerischen Lernens. Studententeams können in Simulationen mit unterschiedlichen Aufgaben und Zielen gegeneinander antreten. Die Arbeit in einer simulierten Umgebung ermöglicht den Studierenden Entwicklungs- und Testmöglichkeiten unter anpassbaren Bedingungen und mit sich entwickelnden Technologien wie dem Internet der Dinge (IoT) und intelligenten Materialien. Darüber hinaus fördern Echtzeitsimulationen einen stärkeren Innovationsprozess und eine neue Perspektive auf Maschinenbau und Problemlösung. Insgesamt wird der Zusammenhang zwischen digitalen Zwillingen und nachhaltiger Entwicklung unter anderem durch Energieeffizienz, Prozess- und Produktentwicklung sowie reduzierte Entwicklungskosten unterstrichen. Die Echtzeitsimulation fungiert somit als Tor zu einer nachhaltigeren Zukunft.
Echtzeitsimulation spart Zeit bei der Softwareentwicklung
Softwareentwicklung ist ein ressourcenintensiver und komplexer Prozess, selbst auf einem einfachen Niveau. Grundsätzlich gilt, dass die Komplexität der Entwicklungsarbeit deutlich zunimmt, wenn die Software mit Anwendungen in der realen Welt verknüpft wird.
Die Echtzeit-Simulationssoftware Mevea kann als „Open-Source-Software“ bezeichnet werden, da sie es den Anwendern ermöglicht, verschiedene Ingenieurdisziplinen in die Software zu integrieren. Möchte ein Anwender ein bestimmtes Modul der Simulation ersetzen, kann er eine eigene Version entwickeln und diese direkt in die Simulation implementieren. „Es ist eine große Herausforderung, Software selbst zu entwickeln. Wir sprechen hier von etwa zehn bis fünfzehn Jahren Entwicklungsarbeit, um eine benutzerfreundliche Software zu schaffen, die verschiedene Disziplinen in Echtzeit analysieren kann“, so Mikkola.
Forschung und Softwareentwicklung sind aufgrund ihres hohen Zeitaufwands oft langfristige Unterfangen. Die rasante technologische Entwicklung hat jedoch neue Möglichkeiten geschaffen, die Forschung im Ingenieurwesen durch physikbasierte Simulationen effizienter und innovativer zu gestalten. „Es gibt eine Abkürzung: die Mevea-Software. Sie hilft Ihnen, ein Modell zu erstellen und sich auf Ihr Spezialgebiet zu konzentrieren, ohne viel Zeit in die Grundlagen investieren zu müssen“, so Mikkola abschließend.