Vorsprung durch Weitsicht: Wie der Digitale Zwilling mit twin den Maschinenbau revolutioniert – Einblicke von der K&S Anlagenbau GmbH

In einer Welt, in der Präzision und Geschwindigkeit über den Markterfolg entscheiden, stehen Maschinenbauer vor der permanenten Herausforderung, immer komplexere Anlagen in immer kürzerer Zeit zu realisieren. Jede Fehlplanung in der Konzeptphase kostet wertvolle Ressourcen, jede Verzögerung bei der Inbetriebnahme gefährdet den Projekterfolg. Die K&S Anlagenbau GmbH, ein Meister hochspezialisierter Fertigungslinien, hat diesen Druck in einen strategischen Vorteil verwandelt. Ihr Werkzeug: Die Simulationssoftware twin von digifai, die den Digitalen Zwilling von der ersten Skizze bis zum laufenden Betrieb zum Leben erweckt.

K&S Anlagenbau GmbH baut hochspezialisierter Fertigungslinien. Zum Beispiel verarbeitet eine Referenzanlage auf 32 Spuren 5.500 Einzelteile pro Minute.

Um die Leistungsfähigkeit modernen Anlagenbaus zu verstehen, genügt ein Blick auf eine Referenzanlage von K&S: Auf 32 Spuren werden 5.500 Einzelteile pro Minute zugeführt und zu über 500 fertigen Bauteilen pro Minute verarbeitet. Bei einem solchen Durchsatz ist klar: Klassische Trial-and-Error-Methoden bei der Inbetriebnahme sind keine Option. Das Risiko von Kollisionen, Taktzeit-Konflikten und unentdeckten Logikfehlern wäre immens. Genau hier setzt die Strategie von K&S an: eine durchgängige Simulation, die den gesamten Entwicklungsprozess absichert.

Noch bevor ein einziges Bauteil gefertigt wird, entsteht die Anlage in twin. „twin wird bei uns bereits in der Konzeptphase eingesetzt und in domainspezifischen Entwicklungen für verschiedene Fachbereiche. Langfristiges Ziel ist die virtuelle Inbetriebnahme, welche ebenfalls mit twin umgesetzt werden kann.“, fasst Fabian Böck, Simulation & Software bei K&S Anlagenbau GmbH, den integrativen Ansatz zusammen.

„twin wird bei uns bereits in der Konzeptphase eingesetzt und in domainspezifischen Entwicklungen für verschiedene Fachbereiche. Selbst – oder gerade – bei uns im Sondermaschinenbau: langfristiges Ziel ist die virtuelle Inbetriebnahme!“
Fabian Böck – Simulation & Software, K&S Anlagenbau GmbH

Ein entscheidender Vorteil ist die Möglichkeit, auf einen erprobten Modulbaukasten zurückzugreifen. Bestehende, optimierte Baugruppen können als digitale Module in neue Projekte importiert werden. So entsteht eine mächtige Bibliothek, die die Konzeption neuer Anlagen drastisch beschleunigt. Selbst komplexe Tracksysteme, bei denen Objekte auf definierten Pfaden verfahren werden, lassen sich präzise simulieren und validieren. Das Ergebnis: Ein robustes Maschinenkonzept, das bereits digital auf Herz und Nieren geprüft wurde.

In der nächsten Phase wird aus den 3D-CAD-Daten der Digitale Zwilling der kompletten Maschine oder zumindest eines sehr risikobehafteten Teilbereichs erstellt. Dieser digitale Klon ist mehr als nur eine Animation; er besitzt die exakt gleiche Aktorik und Sensorik wie sein reales Gegenstück.

Der entscheidende Schritt für die Zukunft: Die Anbindung der realen Steuerungen (SPS). Für die Steuerungssysteme gibt es keinen Unterschied zwischen dem digitalen Zwilling und der physischen Maschine. Die Ingenieure können die gesamte Steuerungssoftware entwickeln, testen und optimieren, während die reale Maschine noch im Aufbau ist.

• Parallelisierung: Softwareentwicklung und Hardwarefertigung laufen parallel, nicht sequenziell.
• Risikofreie Tests: Jedes erdenkliche Szenario, jede mögliche Taktzeit-Variante und jede denkbare Fehlfunktion können gefahrlos durchgespielt werden. Kollisionsprüfungen und die Optimierung von Bewegungsabläufen finden am Modell statt.
• Absolute Sicherheit: Die Software, die später auf die Anlage aufgespielt wird, ist bereits zu 100 % im Zusammenspiel aller Komponenten getestet.

Die virtuelle Inbetriebnahme mit twin entfaltet ihre Wirkung weit über die Entwicklungsabteilung hinaus.

• Im Vertrieb: Ein Vertriebsingenieur kann potenziellen Kunden nicht nur Zeichnungen, sondern eine laufende, virtuelle Maschine präsentieren. Das schafft Vertrauen, visualisiert die Lösung und minimiert das Risiko bei Taktzeitanalysen in der Angebotsphase.
• Für den Retrofit: Bestehende Anlagen müssen für neue Produkte flexibel angepasst werden. Mit twin werden diese Umbauten zunächst am 3D-Modell geplant und simuliert. Das garantiert, dass die adaptierte Maschine schnell und reibungslos wieder anläuft – ein entscheidender Faktor für die flexible Produktion im Sinne von Industrie 4.0.
• Bei der Bedienerschulung: Das Personal kann bereits am animierten, interaktiven Modell geschult werden, lange bevor die reale Maschine steht. Das deckt potenzielle Usability-Probleme frühzeitig auf und sorgt für einen reibungslosen Produktionsstart.

Zusammenfassend berichtet Herr Böck über die erfolgreiche Implementierung im Unternehmen:

„Als K&S vor einigen Jahren mit der Entwicklung begann, war der digitale Zwilling ein Trend. Wir waren selbst überrascht, wie schnell und sicher die Methode angewendet werden konnte, und der Funke auf einmal von Abteilung zu Abteilung übersprang. Mittlerweile simulieren wir sogar die Sortierung von Einzelteilen, bevor wir ein Zuführsystem bauen.“
Fabian Böck – Simulation & Software, K&S Anlagenbau GmbH

Die Verlagerung der Inbetriebnahme-Aufwände in die digitale Welt des Engineerings ist kein Selbstzweck. Sie führt zu handfesten, wirtschaftlichen Vorteilen. Stefan Kirchbihler, Prokurist bei K&S Anlagenbau GmbH, bringt es auf den Punkt:

„Die Zeit der Inbetriebnahme verlagert sich ins Engineering, was große Kosteneinsparungen mit sich bringt. Dies ermöglicht, die Projektdurchlaufzeit um bis zu 20% zu verkürzen.“
Stefan Kirchbihler – Prokurist, K&S Anlagenbau GmbH

Diese Effizienzsteigerung, kombiniert mit der erhöhten Prozesssicherheit und Flexibilität über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage, macht twin zu einer Investition in die Zukunftsfähigkeit des Unternehmens.

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