Fraunhofer IPK

Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik

Modellbasiertes Entwickeln

Modellbasiertes Entwickeln stützt sich auf Beschreibungen, abstrakte Notation oder visuelle Repräsentation. Die Abteilung MBE entwickelt Anwendungen für all diese Formen von Modellierung. Zu unserem Portfolio gehören intuitiv benutzbare virtuelle Werkzeuge, digitale Funktionsmodelle und digitale Fertigungsprozesse.

Modellbasiertes Systems Engineering

Wo Fachleute mehrerer Disziplinen gemeinsam Produkte entwickeln, kommen oft sehr heterogene Entwicklungswerkzeuge zum Einsatz. Damit der Entwicklungsprozess trotzdem effizient und reibungslos vonstattengeht, ist eine umfassende Integration aller beteiligten Systeme das A und O. Wir gehen noch weiter: Wir entwickeln Methoden und Werkzeuge, die von vornherein das gemeinsame Arbeiten verschiedener Disziplinen unterstützen. Damit gelingt Ihnen der Wechsel zum Systems Engineering, das multidisziplinäre Entwicklungsprojekte in einen einheitlichen Prozess integriert. Unsere Methoden setzen darauf, komplexe Systeme frühzeitig mittels domänenübergreifender funktionaler Modellierung zu simulieren und abzusichern. Andererseits werden dank durchgängiger Nachverfolgbarkeit von Informationen die komplexen Zusammenhänge in Systemen sichtbar.

Immersive physikbasierte Produktmodellierung

Produktentwicklung ist zuallererst kreative, gemeinsame Arbeit, die von benutzerfreundlichen Tools profitiert. Diese sollten zugleich einfach und verständlich den Zugriff auf alle relevanten Daten und Modelle ermöglichen. So können beteiligte Fachleute verschiedener Disziplinen von Entwurf bis Service ein gemeinsames Verständnis von dem Produkt entwickeln und kollaborativ daran arbeiten. Diesem Ziel dient unsere immersive virtuelle Entwicklungsumgebung, in der Produktentwickler mit ergonomischen Instrumenten, Stiften und Flächenwerkzeugen intuitiv Objekte modellieren, verändern, mit Materialien belegen und manipulieren. Dazu bringen wir moderne 3D-Interaktionstechniken – wie haptische Interaktion, 3D-Manipulation, 3D-Modellierung und -Sketching – mit 3D-Visualisierungstechnologien zusammen und entwickeln Schnittstellen zu PLM-Systemen.

Smart Hybrid Prototyping

Verschiedene Akteure im Produktentstehungsprozess (PEP) – Entwickler, Entscheider, Stakeholder, Anwender – nehmen Produkte sehr unterschiedlich wahr. Derzeit findet erlebbare funktionale Absicherung höchstens spät im PEP, an physischen Prototypen statt – das macht Verbesserungsschleifen teuer und zeitaufwändig. Zudem werden Nutzer und Kunden nur rudimentär einbezogen. Wir entwickeln Technologien, um Produkte frühzeitig unter Einbeziehung aller Akteure abzusichern, den PEP erheblich zu verkürzen und qualitativ zu verbessern. Mithilfe von Smart Hybrid Prototyping können Produkte in frühen Stadien multimodal erlebbar abgesichert werden, wobei mechanische, elektrische und steuerungstechnische Funktionen anschaulich simuliert werden.

Digitale Fabrikprozesse und ihre Absicherung

Nicht nur Produkte lassen sich digital und virtuell schneller und effizienter planen und entwickeln. Das Gleiche gilt für Produktionsanlagen und -prozesse. Werden zudem die Planungsprozesse für das Produkt eng mit denen für die Produktion vernetzt, wird das Produkt zugleich ökonomischer und nachhaltiger. Vor diesem Hintergrund optimieren wir Werkzeuge und Methoden der digitalen Produktionsplanung. Dabei liegt unser Hauptaugenmerk auf der Kopplung von Smart Hybrid Process Planning (SHPP), virtueller Inbetriebnahme, digitalem Zwilling und Industrie 4.0.

3D-Scanning für Inspektion und Re-Engineering

Funktioniert eine Anlage parallel zur Realität auch virtuell, können ihr Zustand und Optimierungsmöglichkeiten in der Simulation analysiert werden. Die Herausforderung besteht darin, auch den aktuellen Produktzustand im laufenden Betrieb optisch zu erfassen. Unsere Forschung zielt auf die Erzeugung von dreidimensionalen Produktmodellen mit optischen 3D-Messsystemen und deren automatische Analyse mit intelligenten 3D-Bildverarbeitungsverfahren, sowie die Schnittstellengestaltung zu PLM-Systemen und Fertigungsverfahren. So werden vollständige Produktmodelle erzeugt, auch da, wo bisher noch keine digitalen Produktdaten vorliegen.