Digitale Fertigung

Was ist digitale Fertigung?

Digitale Fertigung, auch bekannt als Industrie 4.0, ist ein integrierter Ansatz für die Fertigung. Sie nutzt Computertechnologien, um Produktionsprozesse für mehr Effizienz, Skalierbarkeit und Agilität zu optimieren.

Das Ziel besteht darin, den gesamten Fertigungsprozess – vom Entwurf bis zur Produktion – mithilfe von Fertigungssimulationssoftware zu digitalisieren. Dadurch können Hersteller den gesamten Produktlebenszyklus virtuell in einer digitalen Fabrik simulieren, das Produktdesign und die Fertigungsprozesse optimieren, die Produktkosten senken, die Lieferkette straffen, Angebote schneller und genauer erstellen und die Zeit bis zum Umsatz beschleunigen.

Vier Arten der digitalen Fertigung

Automatisierung: Einsatz automatisierter Werkzeuge und Maschinen zur Rationalisierung der Produktion und Reduzierung menschlicher Fehler.
Datenanalyse: Erfassung und Analyse von Daten aus verschiedenen Phasen des Fertigungsprozesses zur Leistungsoptimierung und Vorhersage des Wartungsbedarfs.
Echtzeitüberwachung: Einsatz von Sensoren und intelligenten Geräten zur Bereitstellung von Echtzeit-Feedback zu Produktionsaktivitäten, um schnelle Anpassungen und Verbesserungen zu ermöglichen.
Simulation und Modellierung: Einsatz von Software zur Simulation und Modellierung von Fertigungsprozessen, um die Produktionsplanung und -optimierung vor der eigentlichen Umsetzung zu erleichtern.

Die digitale Fertigung rationalisiert Betriebsabläufe, senkt Kosten und verbessert die Produktqualität. Lösungen wie aPriori implementieren Technologien, die jede Phase des Fertigungsprozesses optimieren.

Digitale Fertigung in Aktion

Hier sind einige Beispiele für die digitale Fertigung, wie sie heute eingesetzt wird:

Industrielles Internet der Dinge (IIoT): Dabei werden Maschinen und Geräte über das Internet verbunden, um Daten in Echtzeit zu sammeln und zu analysieren. Ein Beispiel sind Sensoren an Fertigungsanlagen. Sie können Empfehlungen für die vorausschauende Wartung enthalten und die Leistung überwachen, wodurch Ausfallzeiten reduziert werden.
Additive Fertigung (3D-Druck): Mit dieser Technologie können komplexe Teile und Produkte Schicht für Schicht aus digitalen Modellen erstellt werden. Branchen wie die Luft- und Raumfahrt und das Gesundheitswesen nutzen sie für die schnelle Prototypenentwicklung und die kundenspezifische Fertigung.
Fortgeschrittene Robotik: Roboter, die mit KI und maschinellen Lernfähigkeiten ausgestattet sind, können komplexe Aufgaben mit hoher Präzision ausführen. Diese Roboter werden an Montagelinien eingesetzt, um die Effizienz zu steigern und menschliche Fehler zu reduzieren.
Digitale Zwillinge: Hierbei handelt es sich um virtuelle Nachbildungen von physischen Vermögenswerten, Prozessen oder Systemen. Sie ermöglichen es Herstellern, Abläufe zu simulieren und zu optimieren, bevor sie Änderungen in der realen Welt umsetzen.
Augmented Reality (AR): AR kann für Schulungen und Wartungsarbeiten eingesetzt werden, indem digitale Informationen in die physische Welt eingeblendet werden. So können Techniker beispielsweise AR-Brillen verwenden, um bei der Arbeit an Maschinen Schritt-für-Schritt-Anleitungen zu sehen.
Big Data und Analytik: Durch die Analyse großer Datenmengen aus verschiedenen Quellen können Hersteller Einblicke in Produktionsprozesse gewinnen, Engpässe identifizieren und datengestützte Entscheidungen zur Effizienzsteigerung treffen.

Diese Technologien verändern die Fertigungslandschaft und machen sie effizienter, flexibler und reaktionsfähiger auf Marktanforderungen.

Vorteile der digitalen Fertigung

Optimierte Abläufe und höhere Effizienz: Automatisierung und Echtzeit-Datenanalysen optimieren Fertigungsprozesse und verbessern die betriebliche Effizienz. Dadurch entstehen weniger Abfall und Ausfallzeiten.
Größere Agilität: Betriebsstörungen können jederzeit auftreten. Um ihnen einen Schritt voraus zu sein, ohne Zeit auf dem Markt oder Umsatz zu verlieren, ermöglichen digitale Tools den Herstellern, schnell auf Marktveränderungen zu reagieren – sei es an der eigentlichen Produktionslinie, bei der Steuerung der Lieferkette oder beim Ausgleich höherer Materialkosten oder -knappheit.
Bessere Qualitätskontrolle: Mit fortschrittlicheren Überwachungs- und Steuerungssystemen können Produkte mit einem höheren Maß an Präzision und Konsistenz hergestellt werden.
Geringere Kosten: Digitale Fertigungslösungen können vorausschauende Wartungsmaßnahmen bestimmen und Fertigungsprozesse optimieren, wodurch sich die Betriebskosten senken lassen.
Nachhaltigkeit: Digitale Lösungen können übermäßige Material- und Energieverschwendung aufdecken, was zu einem effizienteren Ressourcenmanagement und nachhaltigen Fertigungspraktiken führt.

Anwendungen der digitalen Fertigung

Automobilindustrie: Automobilunternehmen können Robotik und Automatisierung in ihren Montagelinien einsetzen, um die Produktivität zu steigern und den Menschen die Möglichkeit zu geben, sich auf technischere Fähigkeiten zu konzentrieren. Darüber hinaus kann der 3D-Druck für die Prototypenentwicklung und die Herstellung von Sonderteilen eingesetzt werden, was dazu beiträgt, die Kosten niedrig zu halten und die Markteinführungszeit zu verkürzen.
Luft- und Raumfahrt: Digitale Zwillinge und andere fortschrittliche Simulationswerkzeuge können versteckte Probleme bei der Herstellbarkeit aufdecken und das Design bereits in einem frühen Stadium der Produktentwicklung optimieren. Darüber hinaus können sie Flugzeugkomponenten testen.
Gesundheitswesen: Das Gesundheitswesen kann mithilfe von 3D-Druck und fortschrittlicher Robotik (AR) für chirurgische Schulungen maßgeschneiderte medizinische Geräte und Implantate herstellen.
Konsumgüter: Echtzeit-Datenanalysen zur Optimierung von Lieferketten und Produktionsplänen.

Digitale Fertigung und andere fortschrittliche Technologien verschaffen Herstellern einen Wettbewerbsvorteil gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden.