Mit künstlicher Intelligenz und digitalem Zwilling Ressourcen sparen

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Digitale Zwillinge und künstliche Intelligenz (oder auch Artificial Intelligence) optimieren den Werkzeugbau. Ihr Einsatz führt zur Einsparung von Material, Energie und Zeit in der Produktion. Außerdem tragen die Technologien dazu bei, Wertstoffkreisläufe zu schließen.

Das Unternehmen Veka AG aus Nordrhein-Westfalen produziert Kunststoffprofile aus PVC für Rollläden oder Schiebetüren. Die Konstruktion und Fertigung der Werkzeugformen für die Profile ist ein langwieriger und ressourcenintensiver Prozess. Die Lösung brachte der Einsatz digitaler Zwillinge. Durch sie konnte der Ressourcenverbrauch in der Fertigungsphase der Werkzeugköpfe halbiert werden. Jährlich werden so rund 1.000 kWh elektronische Energie beim Anfahren neuer Produktionen eingespart; was 408 kg CO2-Äquivalenten entspricht.

Auf die Simulation von Produktionsvorgängen durch digitale Zwillinge hat sich die IANUS Simulation GmbH aus Dortmund spezialisiert. Mittels CAD-Daten werden die Werkzeugköpfe digital nachgebaut und der Materialfluss simuliert. Durch die digitale Vorarbeit sind weniger Testdurchläufe in der realen Produktionssituation notwendig.

Bei der BBM Maschinenbau und Vertriebs GmbH kommt neben digitalen Zwillingen auch künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz. Das Unternehmen konzipiert Extrusionsblasform-Anlagen für Kunststoff-Hohlkörper. Das Ziel ist der Einsatz eines möglichst hohen Anteils an recyceltem Kunststoff – beispielsweise bei der Produktion von Fässern. Dabei muss der Wendelverteiler – der Teil des Werkzeugs, in dem das Rezyklat und der neue Kunststoff zusammengeführt werden – auf die qualitativ unterschiedlichen Kunststoff-Flakes optimal reagieren können.

Dafür wird KI eingesetzt. Basierend auf einem digitalen Zwilling erstellt die IANUS Simulation GmbH eine große Anzahl an Werkzeugkopfvarianten – mit unterschiedlichen Parametern für den Wendelverteiler. Die KI simuliert nun den Produktionsvorgang immer wieder aufs Neue. Bei jedem Vorgang werden die besten 30 % der Werkzeugköpfe ausgewählt, auf Gemeinsamkeiten untersucht und erneut angepasst. Dies wird so lange wiederholt bis nach etwa zehn Generationen der optimale Wendelverteiler entstanden ist. Durch dieses Prinzip war es möglich, den Anteil des Rezyklats in den Kunststoff-Fässern auf bis zu 85 % zu erhöhen. Damit trägt die KI dazu bei, das Kunststoffrecycling zu erhöhen und Wertstoffkreisläufe zu schließen.