Een digital twin kan industriële robots slim in productieprocessen integreren. Qing heeft een tool gepresenteerd waarmee een deltarobot direct wordt aangestuurd vanuit een Visual Components simulatie. Dit gebeurde tijdens het Digital Twin Live event in Arnhem.
De huidige Smart Industry zet in op automatisering, digitalisering en robotisering van productie om te kunnen voldoen aan steeds hogere eisen wat betreft kwaliteit, doorlooptijd en kosten, geeft Arnhems ingenieursbureau Qing aan. Dat vraagt om een optimaal ontwerp en een slimme besturing van het complete productieproces
Digital twin
Een opkomende technologie die daarvoor moet zorgen is digital twin. Een digitale tweeling kan bijvoorbeeld een virtueel model (3D-ontwerpen en simulaties) met de fysieke uitvoering van het proces verbinden.
Van het fysieke proces worden met sensoren data verzameld en via een plc ingevoerd in het virtuele model voor berekeningen en simulaties. De uitkomsten daarvan verbeteren weer de besturing van het fysieke proces, aldus Qing.
Al in ontwerpfase
In de ontwerpfase werkt digital twin op dezelfde manier, voor de ontwikkeling van het virtuele model en het fysieke prototype. Voor onderdelen van het fysieke proces die dan nog niet zijn gerealiseerd, wordt de data gegenereerd door een simulatie. Daardoor kunnen delen van het model en het fysieke proces alvast worden getest, vertelt het bedrijf.
Vergeleken met de traditionele aanpak, waarbij pas getest wordt als het fysieke prototype compleet is, valt op deze manier veel tijdwinst te behalen. Ook kunnen kosten worden bespaard, omdat dankzij virtuele testen het ontwerp al zo goed is dat in het fysieke prototype niet veel (dure) aanpassingen meer nodig zijn.
Optimaliseren bestaande systemen
“Voor ons is digital twin het gedetailleerd in kaart brengen van een systeem en vervolgens het daaraan koppelen van alle materiaaleigenschappen, gedragingen en doorlooptijden”, vertelt business manager Bram de Vrught van Qing.
Qing gebruikt een digitale tweeling voor het gestructureerd en gefaseerd ondersteunen van producenten en machinebouwers bij het optimaliseren van hun bestaande systemen en voor het ontwikkelen van volledig nieuwe robotisering en automatiseringsoplossingen.”
Praktische toepassing
Tijdens het Digital Twin Live event had Qing een productiecel met deltarobot en industriële robot neergezet. De deltarobot plaatst composietproducten in de juiste positie en oriëntatie, waarna de industriële robot ze vervolgens in een pers kan plaatsen.
Onderweg weegt de deltarobot het product en verwijdert deze als het gewicht te laag of te hoog is. Met hulp van de Visual Components software voor 3D-productiesimulatie programmeerde Qing er de besturing voor.
Andere aansturing
De uitdaging bij het programmeren van de deltarobot was dat dit type een andere aansturing kent dan de gangbare robotarm, vertelt Bram van Riessen, mechanical engineer bij Qing.
“Wij hebben bijvoorbeeld al een zes-assige robot, oftewel een robotarm, geprogrammeerd, maar de delta-robot telt slechts vier assen. We hebben uitgezocht hoe we die assen moeten aansturen om de gewenste beweging van de robot te verkrijgen. We hebben dit allemaal in de software van Visual Components geprogrammeerd.”
Maatwerkscript
“Het script dat we zelf hebben gemaakt is maatwerk voor de deltarobots van Fanuc, maar we zijn nu dus in staat om scripts te maken voor elk type robot. De gebruiker hoeft alleen nog de laatste configuratie in de robotcontroller te zetten, bijvoorbeeld het eindpunt van de robot waar het gereedschap aan vast zit en het referentieframe van de robot. Voor de gebruiker is dit zero-programming en dat bespaart enorm veel tijd”, aldus Van Riessen
Van simulatie naar ‘echt’
Tijdens het event kon de cel overigens nog niet fysiek produceren. “In de digital twin werden al wel virtuele producten gemaakt”, aldus De Vrught. “Daardoor konden we de software testen en data al verzamelen. Naarmate meer onderdelen ook fysiek beschikbaar zijn, zoals sensoren, kunnen we in de digital twin de simulatie ervan vervangen door het echte product. Voorheen moest je wachten tot alles er was, nu konden we parallel aan het realiseren van die onderdelen alvast bepaalde dingen testen. Dat is ook weer tijdwinst.”
Smart Production Centre
Het Digital Twin Live event was georganiseerd door Qing, HAN Automotive Research, Visual Components en Cadmes. Het event werd gehouden in het november vorig jaar geopende SPC (Smart Production Centre) in Arnhem.
Het SPC is, met subsidie van de provincie Gelderland, ontwikkeld door HAN Automotive Research in samenwerking met een aantal bedrijven, waaronder DSM, Hollander Techniek, Qing en Siemens. De focus van het SPC ligt op de productie van lichtgewicht (composiet)componenten voor met name de automobielindustrie. Aspecten die daarbij aan bod komen zijn 24/7 productie, massaproductie van composieten, Internet of Things (IoT) en big data.