Digital Engineering 17.09.2013, 15:45 Uhr

Neue Testverfahren im Cyberspace

Von der Kaffeemaschine bis zum Industrieroboter werden technische Geräte durch Computertechnik potentiell fehleranfälliger. Neue Testverfahren sollen die Produktqualität erhöhen, indem sie frühzeitig das Zusammenspiel von Hard- und Software in einer virtuellen Umgebung visualisieren. 

In der virtuellen Realität können Ingenieure von Kraftwerken erkennen, welche Strömungsbewegungen im Inneren der Anlage zu erwarten sind. Möglich wird dies durch die Koppelung einer 3D-Anlagenkonstruktion mit einem Virtual Reality Programm. 

In der virtuellen Realität können Ingenieure von Kraftwerken erkennen, welche Strömungsbewegungen im Inneren der Anlage zu erwarten sind. Möglich wird dies durch die Koppelung einer 3D-Anlagenkonstruktion mit einem Virtual Reality Programm. 

Foto: Fraunhofer IFF/Dirk Mahler

Bereits im Jahr 2009 hat das Projekt ViERforES ein System hervorgebracht, das Ingenieure zukünftig bei der Planung von Kraftwerken unterstützen könnte, indem es Drücke, Temperaturen und Strömungsbewegungen im Inneren der Anlage bildhaft darstellt. Dazu hatten die Forscher des Fraunhofer Institutsfür Fabrikbetrieb und –automatisierung (IFF) eine 3D-Anlagenkonstruktion mit einem Virtual-Reality-Programm gekoppelt. Per Knopfdruck wurde es möglich, Bewegungsabläufe und Gasströme sichtbar zu machen.

Funktionsprüfungen im virtuellen Raum

Heute, rund vier Jahre später, erstellen die Forscher im Rahmen von ViERforES II digitale Funktionsmodelle geplanter Produkte und simulieren sogar das Verhalten ihrer Steuerungssoftware. Sie können im virtuellen Raum Funktionsprüfungen vornehmen, Zusammenhänge erkennen und kritische Systemzustände simulieren. „Unser Ziel war es, die zukunftsweisenden Ansätze des Digital Engineering mit klassischen Konstruktionsprozessen und dem Software Engineering für Prozesse, Produkte und Anlagen zu kombinieren“, erklärt IFF-Leiter Professor Michael Schenk. „Die Ergebnisse werden Unternehmen helfen, ihre Konstruktionszeiten zu beschleunigen und die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Produkten und Systemen deutlich zu verbessern.“

Software visualisiert Arbeitsradius von Industrieroboter

Die Wissenschaftler vom Fraunhofer IFF haben das virtuelle Testverfahren auch bei der Entwicklung eines neuen Industrieroboters eingesetzt, der zukünftig ohne Schutzzaun mit Menschen zusammenarbeiten soll. Sobald sich ein Mitarbeiter in seinem Bewegungsradius befindet, stoppt er automatisch seine Arbeit. Möglich wird diese Sicherungsfunktion durch eine Arbeitsraumüberwachung: Optische Sensoren scannen dabei den kompletten Raum im Arbeitsradius des Roboters. Um die Genauigkeit des Systems bei ersten Tests besser einschätzen zu können, beobachteten die Forscher den Roboter auf einem Monitor, der den Radius mit einem sonst nicht sichtbaren grünen Lichtkäfig visualisierte. Somit wurde sofort sichtbar, wann die Versuchsperson in den Arbeitsraum eindringt.

Auch FuelCon aus Magdeburg profitiert als Industriepartner bereits von den Entwicklungen des Projekts. Das Unternehmen zählt zu den führenden Anbietern von Test- und Diagnosesystemen für Brennstoffzellen und Batterien. In einem neu entwickelten Fahrzeugsimulationsmodell lassen sich virtuelle Prototypen von Batterien mit unterschiedlichen Lastzuständen sehr nah an realen Bedingungen testen, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit der späteren Produkte erhöht.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung förderte das Projekt ViERforES II, das am 30. September 2013 endet, mit insgesamt 5,8 Millionen Euro. Weitere Partner sind unter anderem die Universität Magdeburg, die TU Kaiserslautern und die Lehnert Regelungstechnik GmbH. 

Von Patrick Schroeder

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