從夢想到現實 | 虛擬制造與現實生產有機融合，“數字化雙胞胎”推動“金屬加工4.0”

在奧地利恩斯多夫Salvagnini Maschinenbau GmbH工廠，金屬板彎曲機整齊地排列著。而在世界各地每天開發和制造無數機器進行精密工作的工廠中，不斷涌現新的技術，使金屬板彎曲更簡單、更。
而這一切因“數字化雙胞胎”發生著改變，它指現實世界以及利用數字化技術營造的與現實世界對稱的數字化鏡像。“數字化雙胞胎”將現實世界中復雜的產品研發，生產制造和運營維護，轉換成在虛擬世界相對低成本的數字化信息，進行協同及模型優化，并給予現實世界多種方案和選擇。
將簡單的金屬板制成成品前，必須考慮到過程中各種不同的影響。“在彎曲金屬板時，有兩個關鍵因素，” Salvagnini技術官 (CTO) Wolfgang Kunze說：“采用的材料和機器本身，都是決定彎曲效果的關鍵。” 重要的是每塊金屬板特殊的材料特性：“每種材料的特性不同——例如鋁、鋼和不銹鋼，它們具有不同的拉伸和彎曲強度，” Kunze解釋道。根據不同的金屬、批次和工件強度，還必須考慮到回彈的影響，否則彎曲效果可能會有很大差異。 “這意味著，當不再有任何外力作用在上面時，制成的金屬板總會略微變形回原來的形狀。” 他這樣補充道。

傳統的彎曲機通常需要手動校正，來確保始終如一的高品質。“這樣，增加的工作量就耗費了公司寶貴的生產時間和資源，”Kunze說。
Linz機電一體化中心（LCM）有限公司銷售主管Manfred Reiter對此表示贊同：“若機器進行重新參數化，這些額外的工廠停機時間其實是非常昂貴的。” Linz開發人員經常與Salvagnini等公司合作，后者也遇到了類似的制造問題。
此外，許多金屬加工公司除了生產大批量產品外，還生產小批量產品，他們希望能夠在世界的各個角落都控制其生產活動。“作為機器制造商，每天都會遇到全新的挑戰，” Kunze承認，“這就是為什么我們不斷為客戶提供創新的解決方案，并將LCM等合作伙伴公司共同納入機電一體化領域中的原因。”
當夢想成為現實

為了滿足面板加工的要求，Salvagnini開發了一種LCM解決方案，這不僅僅是為了實現面板彎曲，更標志著一場革命。這是一種全新的技術，有助于將共同的愿景變為現實：實時材料檢測技術MAC 2.0（材料狀態校正的簡稱）。
“數字化雙胞胎” 應用實踐

新技術究竟是如何發展的呢？“使用有限元法（FiniteElement Method，FEM），我們已經模擬了機器本身和各種面板屬性，包括在彎曲過程中作用于材料上的成形力，”Reiter解釋道。“通過這種方式，我們創造了一個材料和機器的數字化雙胞胎，模擬映射了整個彎曲過程。” LCM的開發人員利用所有這些信息通過模型簡化生成有效的仿真模型，然后將其集成到MAC 2.0軟件中。“通過MAC 2.0，我們可以將高度復雜的仿真模型，實時傳輸到一個自動控制整個彎曲過程的軟件，” Reiter自豪地解釋道。利用這些信息，機器可以根據材料特性實時模擬彎曲過程，將其與有限元結果進行比較，并彌補出現的任何變化。這樣，機器在彎曲面板時就能有很好的表現，而不會造成材料浪費。

所有這些步驟都在一個*自動化的過程中完成。通過使用各種倍加福傳感器，進行定位和面板厚度檢測等任務，可以記錄每個彎曲過程中的所有重要參數。
為了確定成形力，初機器彎曲比通常稍慢。根據確定的值，自動重新調整機器中所有執行器的參數。一旦確定材料和機器的特性，就以正常速度進行彎曲。結果表明：無論面板的數量、厚度或材質如何，彎曲成形的精度都是±0.9°。“這個數值只有市場上典型偏差的一半，”Reiter這樣說道，“只需要預先設定面板的類型和厚度，并且面板的測量彎曲程度必須達到40度以上 —— 對于其他所有的面板彎曲，還需要確定校正的工具路徑，并且可以使用Salvagnini控制系統。”

公司將從其工廠的數字化比對中獲得許多優勢。該軟件在早期階段可以檢測磨損，并且始終為用戶提供機器狀態的概述，意味著無法預見的參數化和后續工作現已成為過去 —— 這是預測性維護優勢的一個真實示例。“隨著數字化雙胞胎的發展，現在客戶可以在避免浪費的情況下進行生產，無論是單個生產還是批量生產，”Reiter說道，“許多應用難題因此迎刃而解。”

基于專業知識的共享，LCM和Neoception將網絡化、化的生產更推進一步。這家新成立的公司是倍加福的子公司，是云網絡連接和物聯網方面的專家，開發了一個能夠在機器和數字化雙胞胎之間建立通信的接口：“為了確保連續的、跨系統的數據交換，我們與Neoception共同開發了一項云解決方案，來實現安全可靠地傳輸訂單和處理數據，”倍加福物聯網項目負責人Benedikt Rauscher說。
從訂單記錄到機器與其對應的數字化設備間的安全數據交換，Neoception可實現所用。

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