Ein digitaler Zwilling ist eine digitale Abbildung eines Produkts, welcher ausgewählte Informationen für verschiedene Anwendungen erfasst, verarbeitet und vernetzt. Dabei kann die Vernetzung von Entwicklungs-, Produktions- und Betriebsdaten durch den digitalen Zwilling einen Einfluss auf die Nachhaltigkeit des Unternehmens haben. Zum Beispiel können Unternehmen, dank der Auswertung der Daten von digitalen Zwillingen, den Ressourcenverbrauch von Maschinen reduzieren. Zudem kann ein digitaler Zwilling helfen, Recyclingquoten, oder Quoten für Sekundär-Rohstoffe zu erheben.
Breites Einsatzspektrum
Wie vielfältig die Einsatzmöglichkeiten von digitalen Zwillingen im Unternehmen sind, will das Vlothoer Unternehmen Kannegiesser herausfinden. Der Marktführer für Maschinen für industrielle Wäschereitechnik entwickelt dafür in dem Projekt EcoTwin des Technologie-Netzwerks it’s OWL in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEM und dem Wuppertal Institut bis April 2025 den Prototyp eines digitalen grünen Zwillings.
Ziel des Projekts ist, die erstmalige Umsetzung eines digitalen grünen Zwillings – von der bedarfsgerechten Planung bis zur Inbetriebnahme. Dabei werden insbesondere die verschiedensten Anwendungen eines Digitalen Grünen Zwillings entlang des Produktlebenszyklus und der damit verbundenen Unternehmensbereiche Entwicklung, Produktion und Service untersucht. „Insbesondere in der Betriebsphase eines Produktes wollen wir untersuchen, wie digitale Zwillinge eine Effizienzsteigerung der Waschstraße und die Reduzierung des Einsatzes von Betriebsmitteln ermöglichen“, sagt Friedhelm Schmitz, langjähriger Leiter des Geschäftsbereiches Service und Support-Systeme bei Kannegiesser.
Darüber hinaus beschäftigt sich Kannegiesser in dem it’s OWL-Projekt damit, wie digitale Zwillinge auch bei der vorausschauenden Wartung von Maschinen und Anlage sowie bei der Produktentwicklung eingesetzt werden können. „Durch die Erfassung, Analyse und Bewertung von Betriebsdaten können Rückschlüsse gezogen werden, die in der Produktentwicklung zur Optimierung von zukünftigen Bauteilen oder zum verbesserten Einsatz von Ressourcen führen können“, sagt Schmitz.
Malte Trienens, Projektmitarbeiter und wissenschaftlicher Mitarbeiter vom Fraunhofer IEM, ist sich sicher: „Ein digitaler Zwilling ist nicht mehr nur ein Werkzeug für ein verbessertes Engineering, sondern hat sich zu einem wirkungsvollen Katalysator für nachhaltigkeitsorientierte Transformationen entwickelt.“
Erfassung und Reduzierung von CO2-Emissionen
Der Einsatz eines digitalen Zwillings ermöglicht Unternehmen beispielsweise die Erfassung und Reduzierung von CO2-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus. Insbesondere in der Nutzungsphase eines intelligent technischen Systems (ITS) kann der digitale Zwilling die Überwachung und Verwaltung verbessern. Echtzeitdaten von Sensoren und relevanten Quellen werden in den digitalen Zwilling integriert und ermöglichen eine kontinuierliche Verfolgung der Emissionswerte. „Durch die Analyse dieser Daten sowie die Simulation verschiedener Szenarien hilft der digitale Zwilling bei der Identifizierung von Emissions-Hotspots und Ineffizienzen“, sagt Trienens. Durch datengestützte Erkenntnisse können Unternehmen gezielte Strategien entwickeln, um CO2-Emissionen zu reduzieren, Prozesse zu optimieren und zu ihren Nachhaltigkeitszielen beizutragen.
Vorhersage von Ausfällen
„Ein weiterer Anwendungsfall des digitalen Zwillings ist das Predictive Maintenance, bei dem der digitale Zwilling fortschrittliche Datenanalysen und Simulationen nutzt, um Ausfälle von Anlagen vorherzusehen, bevor sie auftreten“, sagt Trienens. Dabei werden Echtzeitdaten von Sensoren in den digitalen Zwilling integriert, der ein virtuelles Abbild der physischen Anlage erstellt. Algorithmen des maschinellen Lernens analysieren die Daten, um Muster und Anomalien zu erkennen und vorauszusagen, wann Komponenten ausfallen könnten. Dieser Ansatz minimiert Ausfallzeiten, senkt die Betriebskosten und erhöht die Zuverlässigkeit der Anlagen, indem er den Wartungsbedarf präventiv angeht. Somit kann die Lebenszeit von Komponenten von ITS erhöht und indirekt auch die Recyclingfähigkeit dieser verbessert werden.
Produktverbesserungen durch Betriebsdaten
Darüber hinaus kann ein digitaler Zwilling eingesetzt werden, um, wie im it’s OWL Projekt mit Kannegiesser angestrebt, die Lücke zwischen Produktentwicklung und realem Betrieb zu schließen. Die von den eingesetzten Produkten gesammelten Betriebsdaten werden in den digitalen Zwilling integriert und geben Aufschluss über die tatsächliche Leistung und die Nutzungsmuster. Ingenieure und Designer können anschließend dieses Feedback analysieren, um iterative Produktverbesserungen vorzunehmen. Durch die Einbeziehung von Daten aus der realen Welt in den Entwicklungsprozess können Unternehmen ihr Produktdesign verbessern, die Funktionalität optimieren und nachhaltigere und effizientere Lösungen entwickeln, die mit den betrieblichen Gegebenheiten in Einklang stehen.
