Simulationssoftware 3D-Simulation erleichtert Inbetriebnahme

Redakteur: Luca Meister

In jeder Phase des Maschinenbaus lassen sich realitätsgetreue Simulationen nutzen, um den Entwicklungsprozess effizienter und auch sicherer zu gestalten. Eine Durchführung von Simulationen, die Ergebnisaufarbeitung und deren Auswertung verschaffen mögliche Verbesserungspotenziale im Engineering.

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Massenstromvereinzelung in einer Sortieranlage.
Massenstromvereinzelung in einer Sortieranlage.
(Bild: Machineering)

mei. Gerade bei mechatronischen Produktionsanlagen wirken viele dynamisch abhängige Faktoren im Zusammenspiel, die den Komplexitätsgrad erhöhen. Zeitraubende Nachbesserungen in der Inbetriebnahme lassen oft nur erahnen, welche kostspieligen Verzögerungen entstehen.

Echtzeitfähig

Beispielsweise für die robotikgestützte Projektierung sind 3D-Simulationen ein immer stärker genutztes Engineering-Tool, mit denen man aufwandsreduziert Machbarkeits-, Erreichbarkeits- und Zykluszeitstudien durchführen kann. Denn in der Planung moderner Roboteranlagen sind Simulation und Offline-Programmierung nicht mehr wegzudenken. Eine frühzeitige Simulation gewährleistet ohne reale Hardware, die Roboterbewegungen realistisch nachzubilden, bereits die Arbeitsabläufe zu programmieren und auch Taktzeiten zu bestimmen.

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Fragen zur kollisionsfreien Erreichbarkeit aller Punkte des Roboterprogramms erhalten mit der Simulation eine augenscheinliche Klärung. Mit echtzeitfähigen Simulationen lässt sich die Software für das System optimal entwickeln und testen, ohne dass man direkt in den Prozessablauf eingreifen muss. Crashfahrten und Ausschuss sind damit reduzierbare Risiken. In der Inbetriebnahme- und Hochlaufphase spart man mit der Simulation der Roboter Aufwand und Kosten.

Mechatronische Plattform für alle Prozesse

Intensiv diskutiert wurden die «Potenziale einer virtuellen Inbetriebnahme durch Simulation» bei der letztjährigen Packaging-Excellence-Center-Veranstaltung von Schneider Electric. Hier demonstriert die 3D-Simulationssoftware «industrialPhysics» von Machineering die Machbarkeit einer HIL(Hardware in the Loop)-Anbindung für schnelle Verpackungsvorgänge sowie auf der Durchgängigkeit des Prozesses von CAD bis zur realen Steuerung. Fast jede Handhabungs- und Automatisierungsaufgabe lässt sich schnell und ohne reale Steuerung simulieren. Die Software visualisiert individuelle Geometrien von Fördergut und Maschine – z. B. beim Aufnehmen der Werkstücke, beim Einfädeln in die Maschine, bei der Handhabung im Prozess sowie beim geordneten Stapeln.

Komplexe Anlagen und Roboter lassen sich schnell und einfach simulieren und Testläufe der erstellten SPS-Programmierung im Detail überprüfen. Für eine Offline-Programmierung liefert es wertvolle Erkenntnisse für das «Teachen» der realen Applikation. Der Vorteil, eine realistische Simulation von Materialflüssen in Echtzeit zu visualisieren, verkürzt drastisch die Prozesse für die reale Inbetriebnahme. Passend dazu wurde im Rahmen des Forschungsprojektes «GriP» ein Prototyp geschaffen, der aus Solidworks für die Mechanikkonstruktion, der Simulation industrialPhysics für die Nachbildung des Prozesses und dem Kurvenscheibeneditor und Antriebsauslegungswerkzeug «MotionBuilder» von Schneider Electric besteht.

Vorteile in Zahlen

Dass im Engineering die Entwicklungs- und Umsetzungsprozesse genügend Optimierungspotenziale bergen, zeigt eine Studie von AEM in Hohenroda. Für das mittelständische Unternehmen hat sich nach einem halben Jahr der Einsatz von industrialPhysics bewährt. Komplette Anlagenmodelle mit hundert Antrieben und inklusive deren Steuerung können innerhalb weniger Tage visualisiert und virtuell in Betrieb genommen werden.

Die daraus resultierenden Ergebnisse liegen in der realistischen Visualisierung des Anlagenverhaltens, der Prozesse und Taktzeiten. Die Live-Projektierung der Software am Simulationsmodell erleichtert die Softwareentwicklungszeit um etwa 20 Prozent. Für die Inbetriebnahme sind die Zahlen überzeugend, denn am Schreibtisch erleichtert sich die virtuelle Inbetriebnahme um satte 75 Prozent, wohingegen die Inbetriebnahme vor Ort derzeit eine Erleichterung von bis zu 35 Prozent bringt.

«Mit der Simulationssoftware industrialPhysics sind nach kurzer Zeit bereits erhebliche Einsparungen möglich», erklärt Robert Simla, Geschäftsführer der AEM August Elektrotechnik GmbH. «Wir gehen davon aus, dass künftig 90 Prozent am Schreibtisch in Betrieb genommen werden und dass sich so die Inbetriebnahme unserer Anlage beim Kunden bis zu 50 Prozent reduzieren lässt.» <<

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