Digitaler Zwilling unterstützt bei der Roboter-Zertifizierung

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Sicherheit beim Einsatz von Robotern in der Automatisierung steht an erster Stelle. Doch die Zertifizierung ist teuer und aufwendig. Mit einem Digitalen Zwilling sind virtuelle Sicherheitstest möglich.

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Wissenschaftler bei der virtuellen Inbetriebnahme einer Produktionsanlage am Simulationsturm. Mit einem Digitalen Zwilling lassen sich Roboter in der Automatisierung schneller zertifizieren.
Wissenschaftler bei der virtuellen Inbetriebnahme einer Produktionsanlage am Simulationsturm. Mit einem Digitalen Zwilling lassen sich Roboter in der Automatisierung schneller zertifizieren.
(Bild: Fraunhofer IWU)

Für große Unternehmen ist der Einstieg in die Automatisierung mit Roboter einfacher als für ein kleines oder mittelständisches Unternehmen (KMU). Dabei immer im Blick die Sicherheit des Bedienpersonals. Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU hat zusammen mit dem Start-up Coboworx aus Dresden einen Weg gefunden, wie sich die die aufwendige Zertifizierung von Robotern in Produktionsanlagen verkürzen lässt.

Hintergrund: Jede Fabrik, in der Roboter mit Menschen zusammenarbeiten, muss mit all ihren Maschinen und Systemen zertifiziert werden. So wird sichergestellt, dass von solchen kollaborierenden Robotern (Cobots) keine Gefahr für die Mitarbeitenden ausgeht.

Digitaler Zwilling in der Produktion

„Für gewöhnlich ist das ein langwieriger und teurer Prozess, denn die Vorgaben sind verständlicherweise sehr hoch. Deswegen haben wir nach Wegen gesucht, hier schneller und effizienter voranzukommen“, erzählt Dr.-Ing. Arvid Hellmich, Leiter der Abteilung für Technische Kybernetik am Fraunhofer IWU. „Unsere Lösung beruht auf einem Digitalen Zwilling, quasi einer Computersimulation der gesamten Produktionsanlage. Damit können wir die Sicherheitstests schon durchführen, während die Roboter noch aufgebaut werden. Ein Großteil möglicher falscher Laufwege und logischer Fehler lässt sich damit in einem sehr frühen Stadium identifizieren“.

Das Start-Up Coboworx liefert das Modell eines Cobots sowie erforderliche Steuerungsprogramme. In einer virtuellen Umgebung bewerten die Wissenschaftler des Fraunhofer IWU dann die geplanten Bewegungen, Sicherheitsfunktionen und Abschaltroutinen der Cobots. Das Ziel besteht darin, ungeeignete – und damit für den Menschen potenziell gefährliche – Steuerungsprogramme im Vorfeld auszusortieren oder zu modifizieren. Darüber hinaus ist es mit dieser Simulation auch möglich, die Kopplung von Notaus-Routinen und Sicherheitssystemen (Endschalter, Lichtgitter) zu optimieren und so sichere aber möglichst effizient arbeitende Produktionsanlagen mit Robotern zu schaffen.

Komplette Planung aus dem Homeoffice

Die verwendete Simulationssoftware ISG Virtuos stammt vom Stuttgarter Unternehmen ISG Industrielle Steuerungstechnik. Digitale Zwillinge sind in der Produktion nicht nur für Zertifizierungen und Sicherheitstests einsetzbar. Mit ihnen lassen sich Produktionsabläufe prüfen und Aussagen über die Produktqualität treffen, weil sie das Zusammenspiel der Maschinen beim Herstellungsprozess vorab sichtbar machen.

Sogar die komplette Planung von Fertigungsanlagen sowie eine virtuelle Inbetriebnahme aus dem Homeoffice sind möglich – ein Szenario, das bei Lockdowns bedeutsam werden kann.

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