Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTWhitepaper: Entwicklung und Implementierung einer Datenstruktur für den digitalen Zwilling in der Optikproduktion
Die Balance zwischen Qualität, Produktionseffizienz und Kosten ist bei der Herstellung von Präzisionsoptiken seit jeher nur schwer zu halten. Fertigungsdaten dafür in Form eines digitalen Zwillings entlang der Produktionskette für schnelle Optimierungen nutzbar zu machen ist deshalb das Ziel im Forschungsprojekt »EverPro« des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen. Ihre Erkenntnisse zur Entwicklung und Implementierung einer Datenstruktur, die digitale Zwillinge sphärischer und asphärischer Linsen vollständig beschreiben kann, haben die Aachener Forscherinnen und Forscher in einem neuen Whitepaper veröffentlicht, das ab sofort zum kostenlosen Download bereitsteht.
Die verschiedenen Messsysteme, die während der Optikproduktion zum Einsatz kommen, erzeugen große Datenmengen – und das in sehr unterschiedlichen Datenformaten. Damit diese Daten durchgängig analysiert und im weiteren Fertigungsprozess gewinnbringend genutzt werden können, ist es erforderlich, die Daten in einer gemeinsamen Struktur zusammenzuführen und zueinander in Beziehung zu setzen. Erst wenn ein möglichst präziser digitaler Zwilling einer optischen Komponente vorliegt, lassen sich durch Algorithmen des maschinellen Lernens alle wichtigen Abhängigkeiten zwischen den Parametern im Produktionsprozess identifizieren und gegebenenfalls Optimierungsmaßnahmen einleiten.
Digitaler Zwilling verbessert die Produktqualität optischer Komponenten
In ihrem englischsprachigen Whitepaper »Development of a data structure for the description of nominal and measurement properties of optical elements« beschreiben die Aachener Forschenden ihr Vorgehen zur Entwicklung einer Datenstruktur im JSON-Format sowie die Implementierung in eine Datenbank für Prozessparameter, die in der Optikproduktion zum Einsatz kommen.
Solch eine Datenstruktur ist das zentrale Element zur Beschreibung eines digitalen Zwillings optischer Komponenten. Die digitale Repräsentation des Bauteils erlaubt es beispielsweise, die Produktionsqualität genauer vorherzusagen und nachzuverfolgen sowie Fertigungstoleranzen durch adaptive Montageprozesse zu verbessern.
Grundgedanke des Forschungsteams ist es, der Optikindustrie die Datenstruktur als Vorschlag zur Standardisierung, etwa für eine zukünftige ISO-Norm, zur Verfügung zu stellen. Die beschriebene Datenstruktur umfasst die Nominal- und Toleranzwerte eines optischen Elements sowie die entsprechenden Messwerte basierend auf der ISO-Norm 10110. Der Messdatenexport im JSON-Dateiformat könnte dann von Messtechnikanbietern direkt in der Messsoftware angeboten werden. Auch die Hersteller von Produktionsmaschinen könnten die Datenstruktur nutzen, um eine nahtlose Integration neuer Prozesse innerhalb der optischen Fertigungskette zu gewährleisten und den Digitalisierungsgrad der optischen Industrie weiter zu verbessern.
Kostenloser Download
Das Whitepaper »Development of a data structure for the description of nominal and measurement properties of optical elements« steht ab sofort auf der Webseite des Fraunhofer IPT zum Download bereit:
www.ipt.fraunhofer.de/wp-datenstruktur
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die dem Whitepaper zugrunde liegen, wurden im Projekt »EverPro« unter dem Förderkennzeichen 34.1-EFRE-0500061 durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) öffentlich gefördert.