In der Welt der digitalen Datenerfassung wird der Begriff Digital Twins wie Konfetti umhergeworfen. „Das ist doch eine gängige Formulierung, wo liegt das Problem?“, hören wir euch fragen.
Das Problem ist, dass er keine eindeutige Definition hat. Je nachdem, wo man sucht, können Digital Twins 3D-Modelle von Wassermelonen oder Modelle schwerer Maschinen mit Echtzeit-Datenrückmeldung sein.
Was ist also richtig? Wie wir erklären werden, könnte die Antwort beides sein. Wenn ihr nicht technikinteressiert seid oder großen Wert auf präzise Formulierungen legt, kehrt lieber jetzt um … denn jetzt wird es technisch.
Definition des „Digital Twin“
Bedeutung I (die geläufige): Jedes 3D-Modell
Mit Digital Twins meinen die meisten Menschen 3D-Modelle realer Personen oder Objekte. Das kann alles sein, von Charaktermodellen für Videospiele bis hin zu Teilen für das Reverse Engineering.
Natürlich spielt auch Marketing eine Rolle in dieser Diskussion. Wenn alles ein virtueller Zwilling ist, lassen sich die für die Digitalisierung benötigten Produkte leichter an einen breiten Kundenkreis verkaufen. Andererseits ist diese Definition logisch stimmig … eine virtuelle Kopie von etwas ist technisch gesehen ein „Digital Twin“!
Bedeutung II: Digital Twins zur Echtzeitüberwachung
Die präzisere Definition (verwendet von denjenigen, die sich über die Verbreitung der anderen ärgern) lautet: ein Modell eines Teils, einer Baugruppe, einer Maschine oder eines Prozesses, das in Echtzeit durch am Original angebrachte Sensoren aktualisiert wird.
In der Praxis könnte das die Überwachung der Leistung einzelner Komponenten, Subsysteme oder durchgängiger Workflows bedeuten. Das Spannende an diesen Digital Twins ist, dass sie Erkenntnisse liefern, die das Potenzial haben, die Fertigungsleistung in ganzen Fabriken zu verbessern.
Wie erstellt man eigentlich Digital Twins?
Je nachdem, welcher Bedeutung man folgt, gibt es viele Möglichkeiten, Digital Twins zu erstellen.
Bereit, Zeit und Mühe zu investieren? Es ist möglich, 3D-Modelle kreativ zu modellieren, aber es gibt schnellere Workflows. Mit Photogrammetrie lassen sich Fotos aus mehreren Blickwinkeln kombinieren und mithilfe spezialisierter Algorithmen zu detailreichen Modellen zusammenführen.
3D-Scannen geht bei diesem digitalen Ansatz noch einen Schritt weiter und ermöglicht die noch schnellere, präzisere Erfassung von Objekten, Personen und Orten. Die Technologie erfasst außerdem ausreichend Geometriedaten für die Erstellung der Digital Twins, die für die Echtzeitüberwachung benötigt werden.
Im Vergleich zu rechnergestützten Methoden ist 3D-Scannen bei der Erstellung solcher industriellen Modelle ebenfalls deutlich schneller und benötigt Minuten oder Stunden (für ganze Räume) statt Monate.
Um erfasste Daten in voll ausgestattete Modelle umzuwandeln, stehen zahlreiche Softwareoptionen zur Verfügung. Für CAD-Konstruktionsingenieure gibt es SOLIDWORKS, CATIA und Fusion360.
Wer etwas Maßgeschneiderteres sucht, findet spezialisierte Programme wie Reality Capture für CGI- und Videospielmodellierung oder AWS IoT TwinMaker für industrielle Anwender.
Mit gängigen Apps wie Polycam lassen sich Digital Twins sogar mit dem Smartphone erstellen, allerdings bieten diese weniger Bearbeitungsoptionen und liefern oberflächlichere 3D-Modelle. Für Ergebnisse, die eine hervorragende Geometrie mit einer äußerst detaillierten Texturerfassung verbinden, könnt ihr jederzeit auf 3D-Scanner wie den kabellosen, KI-gestützten Artec Leo umsteigen – allerdings zu einem höheren Preis.
Wo lassen sich Digital Twins einsetzen?
Bei den Anwendungen gehen die beiden Arten von Digital Twins wirklich auseinander. 3D-Modelle können praktisch überall eingesetzt werden (daher kann der Begriff Digital Twin auf fast jedes Modell angewendet werden).
Im Gesundheitswesen könnte dies bei der Herstellung maßgefertigter Prothesen oder beim Entwurf 3D-gedruckter chirurgischer Hilfsmittel erfolgen. Architektonische 3D-Modelle bewahren historische Stätten und erschließen BIM-Möglichkeiten, während die Digitalisierung von Tatorten forensische Analysen ermöglicht, lange nachdem Beweismittel entfernt wurden.
Herkömmliche 3D-Modelle können auch in denselben Bereichen wie fortschrittlichere industrielle Digital Twins eingesetzt werden (was die Unterscheidung zwischen beiden noch schwieriger macht). Das Reverse Engineering beschädigter und ausgedienter Teile ermöglicht beispielsweise deren Neuentwurf, Inspektion und Reproduktion.
Digital Twins zur Echtzeitüberwachung werden jedoch etwas anders eingesetzt. Mit RFID-Tags ermöglichen sie die virtuelle Verwaltung von Beständen. Ebenso liefert die Nachverfolgung von Fertigungsabläufen anhand erfasster Maschinendaten wertvolle Erkenntnisse, die für die Optimierung der Effizienz entscheidend sind. Unabhängig davon, wo sie eingesetzt werden, können diese Digital Twins auch zu einem vollständig digitalisierten Workflow oder Internet of Things (IoT) kombiniert werden – weshalb viele im industriellen Bereich sie als Zukunft ansehen.
Wie geht es mit Digital Twins weiter?
Bevor wir uns zu weit vorwagen und über die Zukunft der Fertigung sprechen, kehren wir zum Thema der Definition von Digital Twins zurück. Können wir diesen Modellen angesichts all dessen eine einzige, allumfassende Bedeutung geben? Ähm, leider nicht. Aber das passt auch ziemlich gut.
Wohin man auch blickt – von der Luft- und Raumfahrt sowie Automobilindustrie bis zum Design von Verbraucherprodukten –, Digital Twins aller Art finden weiterhin neue Anwendungen. Mit dem Fortschritt von Hardware und Software für die 3D-Modellierung wird sich dieses Phänomen nur noch beschleunigen. Künftig müssen wir Unterschiede zwischen Datensätzen daher vielleicht gar nicht mehr definieren; vielmehr wird die Frage lauten: „Was wird nicht mit Digital Twins erstellt?“
