30.06.2021 – Kategorie: Fertigung & Prototyping

Werkzeugbau: Mit KI und digitalem Zwilling Ressourcen sparen

Werkzeugbau mit künstlicher Intelligenz und digitalem Zwilling: Neuer Film des VDI ZREQuelle: VDI ZRE

Wie künstliche Intelligenz im Werkzeugbau Ressourcen schonen hilft und welche Möglichkeiten für Neuentwicklungen entstehen, zeigt ein aktueller Film des VDI Zentrum Ressourceneffizienz (VDI ZRE).

  • Für die Herstellung von Produkten werden immer wieder neue Werkzeuge entwickelt, um dem Wettbewerb standhalten zu können.
  • Die Entwicklung und Testphase können jedoch viel Material und Energie verbrauchen.
  • Wie der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) im Werkzeugbau diesen Aufwand reduziert und welche Möglichkeiten für Neuentwicklungen entstehen, zeigt der aktuelle Film des VDI Zentrum Ressourceneffizienz (VDI ZRE) „Mit künstlicher Intelligenz und digitalem Zwilling Ressourcen sparen“.

Rechenleistung statt Experimente: Neue Werkzeuge entstehen zwar zunächst am Bildschirm, aber Tests und Verbesserungen finden in der Regel in der Werkhalle statt. Für die Tests wird das zu verarbeitende Material bearbeitet, das Ergebnis analysiert und anschließend das Werkzeug angepasst. Der Werkzeugbau kostet auf diese Weise viele Rohstoffe und Zeit. Künstliche Intelligenz verlagert einen Teil dieses Prozesses an den Bildschirm.

Digitaler Zwilling und künstliche Intelligenz im Werkzeugbau

Um Material, Energie und Zeit zu sparen, erstellt man für die Entwicklung eines neuen Werkzeugs einen digitalen Zwilling, eine digitale Kopie des Originals. Dieser hilft, die sonst üblichen Entwicklungsschritte für das Werkzeug zu simulieren. Im ersten Filmbeispiel wird der zu verbessernde Werkzeugteil in ca. ein Zehntel mm große Kuben unterteilt. Für jeden lassen sich zu jedem Zeitpunkt der Produktion Drücke, Temperaturen und Fließgeschwindigkeiten der Schmelzen berechnen. Durch die Simulation des Produktionsprozesses lässt sich das Werkzeug anschließend bedarfsgerecht auslegen. Der Materialverbrauch für die Testphase hat sich halbiert.

Im zweiten Filmbeispiel entsteht das Werkzeug in einem evolutionären KI-Prozess. Simuliert werden zunächst verschiedene Ausprägungen des Werkzeugs, die zu tausenden Individuen führen. Mit diesen Typen von digitalen Zwillingen erfolgt die Simulation des Produktionsprozesses. Eine intelligente Software identifiziert und analysiert die für die Produktion am besten geeigneten Individuen. Aus ihnen werden wiederum tausende neue Individuen abgeleitet, die als Grundlage für eine neue Simulation dienen. Nach rund zehn Generationen ist das Werkzeug fertig entwickelt und lässt sich produzieren. Das im Beispiel entwickelte Werkzeug ermöglicht bei der Produktion von Kunststoffhohlkörpern den Einsatz von bis zu 85 % Rezyklaten. Die Entwicklung leistet einen wichtigen Beitrag zu mehr Kunststoffrecycling und somit zur Kreislaufwirtschaft.

Ressourceneffizienz in der Praxis

Der Film „Mit künstlicher Intelligenz und digitalem Zwilling Ressourcen sparen“ des VDI Zentrum Ressourceneffizienz zeigt, wie sich mit KI in der Praxis natürliche Ressourcen, Zeit und somit Kosten sparen lassen. Er entstand im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit. Abrufbar ist der Film auf dem YouTube-Kanal des VDI ZRE „Ressource Deutschland TV“. Weitere Impulse zur Umsetzung der betrieblichen Ressourceneffizienz bietet das VDI ZRE in Form von Publikationen, Online-Tools und weiteren Informationen unter www.ressource-deutschland.de kostenfrei an.

Bild: Mit KI entwickeltes Werkzeug zur Herstellung von Kunststofftonnen. Bildquelle: VDI ZRE

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