Foto: Fraunhofer IWM

Digitalisierung

Herausforderung Digitalisierung in der Werkzeugtechnik

Workshop abgesagt: Über den wertschöpfenden und innovativen Umgang mit Werkstoffdaten wollte "Material Digital 2020" des Fraunhofer IWM informieren.

Im Workshop Material Digital 2020 vom 22.-23. April 2020 sollten namhafte Referenten aus Industrie und Wissenschaft präsentieren, wie mit digitalen Workflows, durchgängigen Datenflüssen und Datenräumen in werkstoffintensiven Produktlebenszyklen die Wertschöpfung gesteigert und Innovationen erzeugt werden können. Der Fachworkshop wollte seinen Schwerpunkt auf pragmatische Ansätze legen, um die enorme Herausforderung der Digitalisierung in der Werkstofftechnik zielorientiert zu bewältigen. Leider machte der Coronavirus auch vor dieser Veranstaltung keinen Halt und das Fraunhofer IWM hat den Workshop nun abgesagt. Dazu das Fraunhofer IWM: "Die aktuelle Situation bei der Ausbreitung des Coronavirus und die Sorge um die Gesundheit aller Teilnehmerinnen und Teilnehmer zwingen uns (schweren Herzens), den Workshop Material Digital 2020 abzusagen. Wir sehen es als unsere Pflicht, gesundheitliche Risiken so gering wie möglich zu halten und auch einer möglichen Verbreitung des Virus entgegenzuwirken und sehen daher leider keine Möglichkeit, den Workshop wie geplant am 22. und 23. April 2020 durchzuführen. Im Augenblick beraten wir, wie und wann wir die Workshop-Reihe Material Digital fortsetzen können."

Daten als "Rohstoff"

Ganz im Gegensatz zu vielen Edelmetallen werden die Vorkommen an Daten als Rohstoff für Innovationen im 21. Jahrhundert immer größer, aber auch unüberschaubarer. Der "Rohstoff" (Werkstoff-) Daten entfaltet seinen Wert jedoch erst dann, wenn er strukturiert, veredelt und dort verfügbar ist, wo er gebraucht wird – für das belastungsgerechte Bauteildesign, für die schädigungsarme Werkstoffverarbeitung, für sichere Freigabeprozesse oder für die Bewertung der Restlebensdauer einer Anlage. Wird bei der Inspektion einer Anlage ein Riss oder Defekt entdeckt, ist die Rückverfolgbarkeit des Bauteils und die Kenntnis seiner Belastungsgeschichte die Voraussetzung für eine sichere Fehlerbewertung – und für die nachhaltige Fehlervermeidung bei ähnlichen Bauteilen. Nach vorne gedacht, hängt die Substituierbarkeit eines Materials davon ab, wie gut das Einsatzverhalten des damit hergestellten Bauteils durch datengestützte Modelle antizipiert werden kann. In beiden Fällen sind formalisierte Ursache-Wirkungsketten über möglichst viele Schritte eines Produktlebenszyklus der Schlüssel zum Erfolg. 

An welchen Stellschrauben kann man drehen?

Damit sich nun mit der Digitalisierung in der Werkstofftechnik bessere Produkte erzeugen lassen, müssen Datenerzeugung, Datenspeicherung und Datenauswertung und die entsprechenden Datenströme so beschaffen sein, dass die Entstehungsgeschichte und alle Einflussfaktoren, die zum Endprodukt geführt haben, nachvollziehbar und transparent werden. Letztlich geht es um die Frage, an welchen der unzähligen möglichen Stellschrauben gedreht werden kann oder muss, um ein Bauteil zuverlässiger, leistungsstärker oder langlebiger zu machen. Das Interesse der Industrie an pragmatischen Lösungen ist groß, um die Digitalisierungschancen in der Werkstofftechnik zu nutzen. Die Herausforderung besteht für viele Unternehmen darin, einen Startpunkt zu definieren, von dem man in die Tiefen des Datendschungels eintauchen kann, um möglichst bald davon zu profitieren. Hierbei zeichnen sich vier Handlungsfelder ab:

  • Daten strukturieren und Dateninseln integrieren: Die Basis der Digitalisierung in werkstoffintensiven Wertschöpfungsketten bildet die Strukturierung von Werkstoffdaten. Erst durch eine "gemeinsame Sprache" werden ein sinnhafter Austausch und eine Verknüpfung möglich. Auf dieser Grundlage können Prozesse oder Prozessschritte datenbasiert dargestellt und Dateninseln zusammengeführt werden.
  • Datenströme implementieren: Die vielzitierte durchgängige Verfügbarkeit von Werkstoffinformationen erfordert die Implementierung von Datenströmen. Dazu müssen Messdaten, Maschinen und -geräte zu einem digitalen Workflow integriert werden. Beispielsweise gilt es digitale Pfade von der Prüfmaschine bis zum Simulationstool mit automatischen Schnittstellen (APIs) zu etablieren.
  • Datenbestände analysieren und nutzen: In vielen Unternehmen schlummern ungenutzte wertvolle Datenbestände, die es zu analysieren und zu nutzen gilt. Zentrale Arbeitsfragen sind: Wie können vorhandene, gegebenenfalls inkonsistente Werkstoffdaten für die Entwicklung neuer Produkte genutzt werden? Wie können Datenverarbeitungsprozesse beschleunigt werden? Hierbei werden in Zukunft sicherlich die Methoden des maschinellen Lernens eine viel zentralere Rolle einnehmen.
  • Datenprodukte entwickeln: Letztlich führen digitalisierte Entwicklungs- und Produktionsprozesse zu neuen Geschäftsmodellen. Dazu gehören digitalisierte Werkstoffe und digitale Zwillinge oder die Verhaltensvorhersage zur Auswahl eines neuartigen Materials.

Die Methoden der Digitalisierung zielen darauf ab, Ursache-Wirkungsbeziehungen präziser zu beschreiben und das Netzwerk der berücksichtigten Einflussfaktoren zu vergrößern. Werkzeuge dafür sind Ontologien, Wissensgraphen, Datenbanken, Werkstoffmodelle, künstliche Intelligenz, digitalisierte Maschinen, digitale Zwillinge. Hier wollte auch der Workshop Material Digital 2020 ansetzen: Geplant war die Präsentation von Best Practice Beispielen aus erster Hand aus vielen Unternehmen und des aktuellen Stands der Forschung, aber auch der öffentlichen Forschungsförderung. Die Referenten aus Industrie und Wissenschaft hatten ein ein einmaliges Portfolio an Lösungsansätzen für unterschiedliche Entwicklungsstufen der Digitalisierung in der werkstoffintensiven Wertschöpfung zur Präsentation vorbereitet. 

Als Referenten waren geplant:

Dr.-Ing. Toni Ehrig, IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH, Dresden 
Daniel van Geerenstein, VDMA, Frankfurt
Dr. Marcus Lechmann, Robert Bosch GmbH, Renningen 
Dr. Michael Luke, Fraunhofer IWM, Freiburg
Dr. Johannes Moeller, Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Dr. Heinz Neubert, Siemens AG, Corporate Technology, Berlin
Prof. Dr. Jörg Neugebauer, Max-Planck-Institut für Eisenforschung MPIE, Düsseldorf
Prof. Dr. Harald Sack, Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur, Karlsruhe 
Dr. Christoph Schweizer, Fraunhofer IWM, Freiburg
Dr. Lutz Weber, OntoChem GmbH, Halle (Saale)
Heiko Witte, Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG, Berlin 
 

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Anwendungen und Trends für intelligente Verfahrenskombinationen im Zentrum der Sonderschau auf dem Messeduo Intec und Z vom 05. bis 08.02.2018 in Leipzig.

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