Digitaler Zwilling ermöglicht Echtzeit-Fehlerkorrektur bei CNC

Mitsubishi Electric hat in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen eine auf digitalen Zwillingen basierende Technologie entwickelt, die Bearbeitungsfehler in Echtzeit an CNC-Werkzeugmaschinen korrigiert. Das System reduziert verformungsbedingte Fehler während des Schneidprozesses um bis zu 50 % und verbessert so die Bauteilqualität und Produktionseffizienz.

Echtzeit-Fehlerkompensation in der CNC-Bearbeitung
In der hochpräzisen Fertigung können Bearbeitungsfehler auftreten, wenn Schnittkräfte das Werkstück verformen. Diese Abweichungen beeinträchtigen die Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität und führen zu Ausschuss sowie erhöhtem Materialverbrauch.

Die entwickelte Digital-Twin-Technologie schätzt solche Fehler kontinuierlich während des Betriebs und speist Korrekturwerte in das CNC-Steuerungssystem zurück. Dadurch wird eine dynamische Kompensation ohne Unterbrechung des Bearbeitungsprozesses ermöglicht.

Kompaktes physikalisches Modell mit Hochgeschwindigkeits-Datenverarbeitung
Das System basiert auf einem Digital-Twin-Modell, das für die Echtzeitausführung mittels Edge Computing ausgelegt ist. Das Modell berücksichtigt zentrale Prozessvariablen wie Achspositionen, Motorströme und Schnittkräfte, die mit hohen Abtastraten erfasst werden.

Ein kompaktes physikalisches Modell – aufgebaut aus einer minimalen Anzahl von Gleichungen – verarbeitet diese Daten zur Abschätzung von Verformungseffekten. Durch die Fokussierung auf relevante Parameter bleibt die Recheneffizienz hoch, während gleichzeitig präzise Vorhersagen ermöglicht werden.

Integration in CNC-Steuerungssysteme
Der digitale Zwilling arbeitet direkt innerhalb des Regelkreises von CNC-Maschinen und ermöglicht die sofortige Korrektur erkannter Abweichungen. Diese Integration stellt sicher, dass Anpassungen während der Bearbeitung erfolgen und nicht erst nach der Inspektion.

Echtzeit-Feedback verbessert die Prozessstabilität, insbesondere bei komplexen Geometrien oder variierenden Schnittbedingungen.

Auswirkungen auf Produktivität und Qualität
Tests haben gezeigt, dass das System Bearbeitungsfehler durch werkzeuginduzierte Verformungen um bis zu 50 % reduzieren kann. Dies führt zu weniger Ausschuss, höherer Maßgenauigkeit und gleichmäßigeren Oberflächen.

Durch die Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit trägt die Technologie zu höherer Produktionseffizienz und geringerem Materialverbrauch bei.

Entwicklungs- und Forschungskontext
Die Technologie wurde zwischen April 2023 und März 2026 im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojekts zu Digital-Twin-Anwendungen und Edge Computing in der Fertigung entwickelt. Die RWTH Aachen brachte ihre Expertise in der digitalen Modellierung ein, während Mitsubishi Electric die Integration in CNC-Systeme übernahm.

Bearbeitet von Romila DSilva, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.