#83 Digitalisierung in der Konstruktion mit Prof. Dr. Kolbe

Podcast Industrie 4.0 | Der Expertentalk für den Mittelstand

Nanu? Das ist aber nicht unser Podcast-Studio! Heute sind wir im Lab-on-Tour des Projekts „digitalise SWF“ zu Gast und wir geben den Startschuss für unsere Reihe Industrie meets Wirtschaft!

Wenn du deine Produktion endlich digitalisieren willst – hier gibts die ersten Tipps: https://l-mobile.com/dokument/whitepa…

In dieser Folge sprechen wir mit Dr.-Ing. Jörg Kolbe, Professor für Konstruktion und Leichtbau im Fachbereich Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften der Fachhochschule Südwestfalen. Und sein Titel verrät auch das heutige Thema: Wir beleuchten mal, wie Industrie 4.0 Technologien, beispielsweise CAD-Software, Simulationstools und digitale Zwillinge, die Konstruktionsprozesse in KMUs transformieren können.

Zugegeben, das klingt total sperrig. Wenn du aber erfahren möchtest

  • wie digitale Tools in bestehende IT– und Produktionssysteme integriert werden können
  • die Sicherheit deiner Konstruktionsdaten bei der Digitalisierung sichergestellt werden
  • wie digitale Zwillinge in der Konstruktion von Produkten eingesetzt werden können 

ist diese Episode wie für dich gemacht. Die Blaupause haben wir dir schon einmal ausgerollt, jetzt fehlt nur noch ein Klick und die Folge startet!

Das Transkript zur Podcast-Folge: Digitalisierung in der Konstruktion

ANDREA SPIEGEL: Herzlich willkommen zu einer neuen Folge Industrie 4.0, der Experten-Talk für den Mittelstand. Ja, wir sind heute an der Hochschule Hamm-Lippstadt. Zum allerersten Mal seit es unseren Podcast gibt, sind wir nicht bei uns im Studio in Sulzbach, wie ihr vielleicht auch schon sehen könnt, wenn ihr das Ganze hier als Video verfolgt. Wir freuen uns, dass wir eingeladen wurden von dem Projekt Digitalise SWF, um hier mit fünf spannenden Professoren tolle Podcast-Folgen für euch aufzunehmen, die jetzt in den nächsten Wochen und Monaten auf euch warten.
Wir freuen uns sehr, dieses Projekt unter dem Motto „Industrie meets Wissenschaft“ zu starten. Wir haben gesagt, wir können ja immer viel aus der Praxis erzählen, aber manchmal braucht man vielleicht auch den Blick von außen und vielleicht auch ein paar neue Impulse, die aus der Wissenschaft kommen können. Wir freuen uns sehr, hier zu sein und erfahren gleich vielleicht noch ein, zwei Sätze zu diesem Projekt und worum es dabei geht. Der Titel unserer ersten Folge verrät es euch ja auch schon ein bisschen: Wir schauen jetzt gleich tiefer in das Thema Digitalisierung in der Konstruktion und haben uns auch dafür wieder einen spannenden Gast eingeladen. Er ist Professor für Konstruktion und Leichtbau im Fachbereich Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften an der Fachhochschule Südwestfalen.
Bei mir ist Dr. Jörg Kolbe, schön, dass du da bist.
PROF. DR. KOLBE: Ja, schön, dass ich hier sein darf.
ANDREA SPIEGEL: Sehr gerne. Wir sind immer an der Stelle, falls ihr es eben nicht als Video verfolgt, schaut gerne mal bei YouTube vorbei. Da seht ihr diesen coolen neuen Hintergrund, den wir noch nie in unserem Podcast hatten. Genau.

ANDREA SPIEGEL: Jörg, ich habe dich jetzt nur ganz grob mal angeteasert. Du hast schon gesagt, „Lass den Titel weg“, und es ist alles nicht ganz so wichtig. Erzähl uns trotzdem mal ein bisschen, was machst du eigentlich? Was ist auch dieses Projekt Digitalise SWF, in dessen Rahmen wir ja auch heute hier sind?
PROF. DR. KOLBE: Ich fange einfach mal mit dem Projekt an. Also, Jörg Kolbe ist mein Name, das schon mal davor. Das Projekt Digitalise SWF ist ein Gemeinschaftsprojekt zwischen der Hochschule Hamm-Lippstadt und der Fachhochschule Südwestfalen und läuft über mehrere Jahre. Es wurde letztes Jahr gestartet und läuft noch bis Ende 2027. Dabei geht es vor allem darum, dass wir als Wissenschaftler ein bisschen mehr nach außen treten wollen. Der Transfer steht dabei groß im Mittelpunkt. Das ist immer so ein bisschen die „dritte Mission“, also wir möchten gerne unsere Ergebnisse und Erkenntnisse in die Praxis bringen, in die Unternehmen reinbringen, aber gleichzeitig auch gerne Input von den Unternehmen bekommen. Wo könnten wir noch forschen? Welches Problem könnte man bearbeiten?
Das machen wir natürlich die ganze Zeit über verschiedene Wege, aber das soll jetzt noch etwas konzentrierter und größer aufgestellt werden, sodass auch vielleicht Unternehmen, die sagen „Ach, ich wusste gar nicht, dass es das gibt“, oder „Ich weiß schon, aber wusste nicht, wie einfach ich an die Leute rankomme“, einfach mit uns in Kontakt treten können. So soll verstärkt zusammengearbeitet werden, mit weniger reiner Forschung, sondern mehr praxisnaher Transfer. Ziel ist es, unsere Erkenntnisse wirklich in die Industrie und sogar in die Gesellschaft zu bringen.
ANDREA SPIEGEL: Also es geht quasi auch noch über das wissenschaftliche und industrielle hinaus.
PROF. DR. KOLBE: Genau. Es geht auch darum, der Gesellschaft, zum Beispiel Schülern, Schülerinnen oder einfach interessierten Bürgern, zu zeigen, was es alles gibt. Man hört immer so viel über Industrie und Digitalisierung, aber vielleicht möchten manche auch mal etwas „hands-on“ erleben: Was ist das eigentlich genau? Auch dafür möchten wir da sein, um einen größeren Wirkungskreis zu haben und zu zeigen: Das gibt es auch.
ANDREA SPIEGEL: Das hört sich sehr spannend an und deswegen ist es ja perfekt, ein Podcast hilft immer, um Reichweite für solche Projekte zu generieren – da kommen wir gut zusammen. Gleichzeitig haben wir ein paar spannende Folgen, die für unsere Zuhörerinnen und Zuhörer auf jeden Fall interessant sein werden. Was genau machst du denn in deinem Fachbereich und was ist so dein Daily Business, sag ich jetzt mal?
PROF. DR. KOLBE: Ja, genau, das sollte ich ja auch noch sagen. Also, es ging ja auch um mich. Ich bin von Haus aus Maschinenbauingenieur. Ich habe irgendwann mal in Dortmund Maschinenbau studiert, dort auch promoviert und bin dann in die Industrie gegangen. Ich habe mehrere Jahre bei einem großen Chemieanlagenbauer verbracht und irgendwann dachte ich, ich möchte wieder mehr in die Wissenschaft gehen, aber eher in die praxisrelevante Wissenschaft. Deshalb bin ich an die Fachhochschule gekommen. 2017 habe ich dort ein Angebot bekommen, das fand ich super und bin dann da reingerutscht. Seitdem bin ich an der Fachhochschule Südwestfalen. Was ich mache, das ist viel Lehre. An einer Fachhochschule ist Lehre ein großer Teil, dass man den Studierenden die Grundlagen beibringt.
ANDREA SPIEGEL: Die wirklich wichtigen Dinge.
PROF. DR. KOLBE: Ich hoffe, dass es immer die wirklich wichtigen Dinge sind. Leider weiß man das manchmal ja erst später. Oft kommt bei Studierenden die Frage: „Ist das Klausur relevant?“ Da hofft man natürlich immer, dass sie irgendwann merken, dass es nicht nur um die Klausur geht, sondern auch darum, später etwas im Unternehmen anwenden zu können.
ANDREA SPIEGEL: Da schreckt der ganze Hörsaal hoch, wenn du das Wort „Klausur“ sagst.
PROF. DR. KOLBE: Genau. Aber manchmal kommt dann die Erkenntnis, dass es nicht nur um die Klausur geht, sondern um die praktischen Anwendungen.
Ja, und mein Daily Business ist dann, in der Vorlesungszeit viel zu unterrichten. Ich habe gerade mehrere Kurse, gestern Nachmittag hatte ich noch einen Kurs zu einem praktischen Projekt. Da ging es darum, ein Katapult zu bauen. Ich dachte, es wäre einfach mal nett, dass die Studierenden das ausprobieren können. Aber auch der ganze Prozess ist wichtig – von der Berechnung, wie weit muss das Katapult schießen, bis hin zu Sicherheitsfragen, wie ein Gummigeschoss. Es war auch relativ klein, maximal 30 Zentimeter.
ANDREA SPIEGEL: Also keine großen Maschinen.
PROF. DR. KOLBE: Nein, keine riesigen Maschinen. Aber mir geht es vor allem darum, dass sie den Prozess lernen. Und darüber hinaus gibt es auch immer noch Forschung. Das ist zwar ein kleinerer Teil an einer Fachhochschule, aber auch das gehört dazu. Letztes Jahr hatten wir ein Forschungsprojekt mit dem Titel Customized Production System. Da ging es darum, individuelle Produkte über eine automatisierte Konstruktion in die Fertigung zu bekommen. Als Demonstrator haben wir einen individuellen Fahrradrahmen entwickelt, der dann über 3D-Druck und umformtechnisch bearbeitete Profile zusammengesetzt wird.
Ja, und ansonsten gibt es auch den Austausch mit Firmen, Verbesserung der Lehre – das ist mein Daily Business. Und was ich auch noch nebenbei mache, das ist wirklich eine Nebentätigkeit: Ich bin auch für ein Start-up tätig, wo ich einen Konstruktionsprozess begleite. Es ist eine Beratungsfunktion, aber da ich auch noch die Verbindung zur Industrie habe, finde ich das eine sehr schöne Sache.
ANDREA SPIEGEL: Ich wollte gerade sagen, dir wird es auf jeden Fall nicht langweilig.
PROF. DR. KOLBE: Nee, langweilig wird es nicht. Manchmal hat man tolle Ideen, aber dann fehlt die Zeit. Dann muss man halt schauen, was vielleicht nicht so wichtig ist und was man etwas zur Seite schieben kann.
ANDREA SPIEGEL: Das klassische Priorisieren, ja.
PROF. DR. KOLBE: Genau, das muss man auch irgendwann mal gelernt haben.
ANDREA SPIEGEL: Ich verstehe, sehr gut.

ANDREA SPIEGEL: Bevor wir jetzt tief in die erste Folge eintauchen, also rund um die Digitalisierung in der Konstruktion, stellen wir immer noch eine kleine Frage zum Kennenlernen am Anfang. Ich habe mir für dich überlegt: Wenn du dich entscheiden müsstest, bist du eher Typ Haus oder eher Typ Mietwohnung – und warum?
PROF. DR. KOLBE: Ja, entscheiden muss ich mich jetzt nicht mehr, weil wir haben das Haus und so weiter. Aber das liegt auch ein Stück weit daran, dass meine Frau Architektin ist und die die Möglichkeit hatte, selbst mal ein Haus zu verwirklichen. Da war eigentlich schon ein bisschen der Weg vorgezeichnet, dass, wenn es mal möglich ist, wir auch gerne ein Haus haben würden. Davor habe ich aber jahrelang in einer Mietwohnung gewohnt, und ich muss persönlich sagen, es ist auch vollkommen okay. Ich hatte auch nie Probleme mit meinem Vermieter – hätte ich auch weiter gemacht, wenn es notwendig gewesen wäre. Wenn man es auf einen Typ bezeichnen würde, gefällt mir natürlich eher das Haus. Aber das ist ja so eine Frage nach Sicherheiten und so. Ich wäre schon der Mensch, der eher auf die Sicherheiten setzt und nach dem Motto „Was man hat, hat man“ lebt. Das finde ich dann schon sehr angenehm für mich persönlich und so weiter.
ANDREA SPIEGEL: Kann ich sehr gut nachvollziehen. Sehr schön, vielen Dank für den kleinen Einblick.

ANDREA SPIEGEL: Jetzt habe ich also groß getönt, Digitalisierung in der Konstruktion, super gut. Ich habe keine Ahnung von Konstruktion, ganz ehrlich, ich habe mich natürlich ein bisschen eingelesen und ein grobes Verständnis erlangt, aber ich glaube, ich bin noch ganz weit davon entfernt, wirklich Dinge darüber zu wissen.
Kannst du mich einmal abholen – oder vielleicht auch die Zuhörerinnen und Zuhörer, damit wir alle auf dem gleichen Stand sind? Was würdest du sagen, fällt denn alles in dieses Feld der Konstruktion hinein? Was gehört zu diesem Prozess, oder ist es eine abgeschlossene Tätigkeit?
PROF. DR. KOLBE: Es ist eigentlich schon ein Prozess. Also, ganz klassisch könnte man sich vorstellen, dass Leute früher vor einem Zeichenbrett saßen, dann alle hintereinander etwas zeichneten und es anschließend in die Fertigung ging – und dann war es das. Aber das ist schon jahrelang vorbei. Also, auch zu meiner Studienzeit war das nicht mehr das Thema, und davor auch nicht.
Konstruktion ist eigentlich der Prozess, in dem ich ein Produkt erschaffen möchte. Und „erschaffen“ bedeutet nicht nur, dass es real ist, sondern dass es tatsächlich auch gefertigt werden kann.
Ich habe zum Beispiel eine Idee oder ein Produkt, das ist zum Beispiel ein Auto. Das besteht natürlich aus vielen Einzelteilen. Nehmen wir einfach mal eine Feder, die in einem Auto verbaut ist.
Klar könnte man sagen, die sieht doch eigentlich ganz einfach aus – einfach eine Spirale und fertig. Aber dahinter hat sich schon jemand Gedanken gemacht. Die Leute, die sagen, „Ich habe mein Fahrwerk, was brauche ich für eine Feder?“, die haben sich intensiv Gedanken gemacht. Und letztendlich gibt es dann die Federhersteller, die sich überlegen, wie ihre Feder beschaffen sein muss, damit das Fahrverhalten des Autos genau den Vorstellungen des Herstellers entspricht.
Dann baue ich meine Konstruktion – anfangs vielleicht mit einfachen mathematischen Formeln, physikalischen Berechnungen – und erstelle dann ein Modell, meist im CAD-System (CAD steht für „Computer Aided Design“ – also computerunterstütztes Konstruieren). Ich baue das Teil auf, versehe es mit Toleranzen und Fertigungsmaßen und gebe es dann in die Fertigung weiter, in der Hoffnung, dass es später fertig ist.
Da könnte man sagen, okay, jetzt ist der Prozess für mich abgeschlossen. Aber eigentlich ist es wichtig, auch im Nachhinein Feedback zu bekommen. Es muss nämlich gesagt werden, wie sich das Produkt in der Realität verhält. Gab es Fehler? Was hat vielleicht nicht funktioniert?
Ich sage immer, der Ingenieur ist eigentlich jemand, der in die Zukunft sehen sollte – er sollte sich vorher überlegen, was später herauskommt. Aber es gibt natürlich immer Aspekte, die sich anders entwickeln, als man ursprünglich dachte.
ANDREA SPIEGEL: Das heißt, Feedback ist auch ein wichtiger Teil der Konstruktion.
PROF. DR. KOLBE: Genau, das ist ein sehr wichtiger Teil. Der wird manchmal vielleicht ein bisschen vergessen, und bei manchen Teilen lohnt es sich vielleicht auch nicht, Feedback zu holen, weil es sich um 0815-Teile handelt, die einfach durchdesignt sind und die man nach dem Fertigungsprozess einfach weiterverwendet. Eine Schraube zum Beispiel – so eine „0815-Schraube“ – die ist durchdesignt, da ist eigentlich niemand mehr beteiligt. Sie wird gefertigt und nachher landet sie im besten Fall in einer Recyclinganlage.
ANDREA SPIEGEL: Dann ist das Thema erledigt. Okay.

ANDREA SPIEGEL: Welche Prozesse, du hast jetzt gerade schon gesagt, CAD ist nachher eine Software, die man nutzt und so weiter, welche Teilschritte dieses Prozesses kann man dann überhaupt digitalisieren? Also, wo würdest du sagen, ist der Ansatzpunkt, um Digitalisierung in diesem Bereich zu treiben?
PROF. DR. KOLBE: Man kann eigentlich schon ziemlich weit vorne anfangen, bei einem Produkt zu digitalisieren. Also, ich hatte jetzt gerade ein Beispiel genannt, aber man kann auch ein anderes Produkt nehmen. Vielleicht ist es für die Zuhörerinnen und Zuhörer auch ein bisschen leichter zu verstehen, wenn wir ein Auto nehmen. Ein Auto wird meistens nicht ganz von der grünen Wiese aus konzipiert, aber ich glaube, es ist verständlicher. Ich habe eine Vorstellung vom Auto, das ich gerne hätte, zum Beispiel, es soll eine bestimmte Reichweite haben, eine gewisse Anzahl von Personen transportieren können, es soll schnell sein und möglichst wenig verbrauchen. Das sind technische Anforderungen, vielleicht auch noch, wie es aussehen soll und vieles mehr. Das sind also Anforderungen an mein Produkt, in diesem Fall an mein Auto.
Die Vorstellung vom Auto ist schon ziemlich weit gefasst. Wenn man es auf eine Tasse herunterbricht, könnte man auch sagen, sie muss eine gewisse Höhe und ein bestimmtes Volumen haben. Das sind alles Dinge, die man sich wünscht. Und mit dieser Liste – in Anführungszeichen Liste – fängt man eigentlich auch an, digital zu arbeiten. Niemand schreibt das noch mit Bleistift auf, sondern man geht in die Konstruktion und sagt: “Das sind die Anforderungen an mein Produkt.” Und damit startet eigentlich der Konstruktionsprozess. Diese Liste ist im besten Fall auch direkt digital.
Im noch besseren Fall ist sie direkt mit Modellen verknüpft, weil der Kunde oder die Kundin auch gerne mal Änderungen vornimmt. Zum Beispiel stellt man beim Auto fest, dass der Spritverbrauch doch noch weiter sinken soll oder das Auto schneller fahren muss.
ANDREA SPIEGEL: Doch, nur zwei Sitze, ja.
PROF. DR. KOLBE: Das wäre natürlich schon ziemlich drastisch, wenn man vorher fünf Sitze vorgesehen hat und dann nur noch zwei. Aber wenn man das jetzt auf den Anlagenbau oder ähnliche Bereiche überträgt, kann es schon vorkommen, dass der Kunde sagt: “Aktuell haben wir es für einen bestimmten Druck ausgelegt, aber jetzt hätten wir gerne doch mehr Druck.” Und dann muss das System entsprechend angepasst werden, oder es müssen andere Teile ausgelegt werden.
Den Prozess kann man also schon ziemlich weit digitalisieren. Der klassische Konstruktionsprozess läuft dann meistens folgendermaßen ab: Zuerst kommt die Planphase, das ist die erste Phase, dann folgt die Konzeptphase, dann die Entwurfsphase und schließlich die Ausarbeitungsphase. Das ist der Prozess, durch den man üblicherweise geht. In der Planphase definiert man die Anforderungsliste, also was der Kunde will, was machbar ist und welche Randbedingungen es gibt. In der Konzeptphase entwickelt man erste Konzepte, die noch nicht digital sein müssen. Ich sage auch immer den Studierenden, dass sie ruhig mit Bleistift oder Tablet zuerst Ideen für Prinzipien skizzieren sollen. Es muss nicht immer gleich alles digital ausgearbeitet werden. Irgendwann fängt man dann jedoch an, das CAD-System zu verwenden.
Man sollte aber nicht zu schnell alles am Computer machen, weil ein Strich ist schnell gezeichnet, aber eine Linie im Computer braucht dann doch mehr Zeit. Manchmal gibt es in dieser Phase auch das sogenannte PowerPoint-Engineering, also dass man grobe Entwürfe mit Kästchen schiebt, zum Beispiel bei einer Fabrikplanung. Das ist aber noch nicht wirklich Digitalisierung.
ANDREA SPIEGEL: PowerPoint-Engineering, das klingt richtig gut.
PROF. DR. KOLBE: Ja, genau. Aber es ist natürlich schön, wenn man dann in der Entwurfsphase erste Modelle hat und mit den anderen Abteilungen kommuniziert. Es ist auch wichtig, eine erste Visualisierung des Produkts zu haben, um das Marketing oder die Kundengespräche zu unterstützen. So kann man den Kunden oder die Kundin eine Vorstellung vom Produkt vermitteln. Das ist besonders wichtig, weil eine Visualisierung den Menschen hilft, sich das Produkt besser vorzustellen.
Es hängt auch davon ab, ob man im Endkundenbereich tätig ist oder im Business-to-Business-Bereich. Wenn man mit Fachleuten spricht, können die sich etwas anderes vorstellen als Endverbraucher.
ANDREA SPIEGEL: Der Endverbraucher stellt sich das sicher ganz anders vor.
PROF. DR. KOLBE: Genau. Wenn ein neues Smartphone auf den Markt kommt, sind die ersten Produktfotos für die Leute sehr wichtig.
ANDREA SPIEGEL: Da hypen gleich alle.
PROF. DR. KOLBE: Genau, es wird gehypt. Aber wenn man eine neue Chemie-Anlage baut, dann ist das für die Leute nicht ganz so aufregend.
ANDREA SPIEGEL: Kommt drauf an, wenn man die richtigen Leute ins Boot holt.
PROF. DR. KOLBE: Genau. Aber zurück zur Digitalisierung: Am Ende kommt ein CAD-Modell und ein 3D-Modellmit allen Toleranzen und so weiter heraus. Dieses Modell geht dann weiter in die Fertigung. Hier ist es natürlich auch sinnvoll, dass der gesamte Prozess miteinander verknüpft ist. Zum Beispiel könnten Rückmeldungen vom Marketing zur Visualisierung direkt ins Modell integriert werden, sodass der Fertigungsprozess ebenfalls direkt mit diesem 3D-Modell arbeitet. Es geht nicht nur darum, das Modell zu fertigen, sondern auch den gesamten Prozess durchzuspielen. Aber ich denke, wir können später noch mehr über digitale Zwillinge und Simulationen sprechen.
ANDREA SPIEGEL: Und dann die Technologie dahinter noch mal genauer anschauen.

ANDREA SPIEGEL: Okay, was würdest du sagen, sind die größten Herausforderungen oder wo hakt es gerade noch, vor allem in der Industrie, vielleicht gerade bei kleinen und mittelständischen Unternehmen, diesen Prozess wirklich digital abzubilden? Oder sagst du, dass wir da schon ganz gut unterwegs sind?
PROF. DR. KOLBE: Also das CAD an sich, da sind die meisten Firmen eigentlich schon gut unterwegs. Ich kenne keine Firma mehr, die wirklich noch mit Papier und Bleistift arbeitet. Ich habe allerdings noch von einem Studierenden gehört, dass die Firma noch im 2D-Bereich arbeitet, also alles zweidimensional konstruiert. Das ist jedoch nicht mehr Stand der Technik im Maschinenbau. Im Maschinenbau arbeitet man eigentlich schon mit dreidimensionalen Objekten. Die CAD-Systeme sind dafür ausgelegt, dass alles dreidimensional dargestellt wird, was einen riesigen Vorteil bei der Visualisierung bietet. Ich kann mir das Produkt besser vorstellen und vor allem auch Kollisionen erkennen, wenn Bauteile zusammengebaut werden. Wenn ich das anschließen will, lässt sich alles viel leichter simulieren. Eine durchgängige 3D-Visualisierung ist hier wirklich sinnvoll.
Die großen Hürden, gerade bei kleinen Unternehmen, liegen eher in der durchgängigen Prozesskette. Zum Beispiel kann es sein, dass alles digitalisiert wird, aber dann vielleicht nicht wirklich durchgängig, sondern nur in Teilen. Wenn man dann in Tabellenkalkulationen arbeitet, ist das auch ein Stück weit Digitalisierung, aber wenn Informationen manuell hin und her übertragen werden müssen, ist das nicht optimal. Es wäre viel besser, wenn alle Abteilungen direkt auf die verschiedenen Modelle zugreifen könnten. Wenn der Druck im System erhöht werden muss, könnte das automatisch an die entsprechende Abteilung weitergegeben werden, ohne dass jemand es manuell schreiben muss.
Ein wichtiger Punkt ist, dass ein System-Ingenieur diesen Prozess begleitet, um sicherzustellen, dass alle Informationen immer aktuell sind. Diese Berufsgruppe ist noch nicht sehr bekannt, aber sie existiert schon länger. Der System-Ingenieur sorgt dafür, dass alle Teile miteinander verknüpft sind. Ein Beispiel dafür ist das Space Shuttle, bei dem dieser Ansatz angewendet wurde, um nicht nur die Details, sondern das gesamte System zu betrachten.
ANDREA SPIEGEL: Jemand, der quasi das große Ganze im Blick behält, ist also entscheidend.
PROF. DR. KOLBE: Ja, und das nicht nur auf Manager-Ebene, sondern auch auf technischer Ebene, wenn viele Komponenten zusammenarbeiten. Bei kleinen und mittelständischen Unternehmen muss man natürlich den Bereich berücksichtigen, in dem sie tätig sind. Wenn ein KMU nur Einzelteile produziert, die an einen Kunden geliefert werden, ist der digitale Austausch vielleicht nicht so wichtig. Wenn das Unternehmen jedoch komplette Systeme entwickelt, wie es bei den sogenannten “Hidden Champions” der Fall ist, dann hilft es natürlich, wenn man seine Prozesskette integriert.
Die Frage ist auch, warum man das überhaupt macht, aber letztendlich wird man effizienter, wenn die Informationen an die richtige Stelle kommen und immer klar ist, wo die Designgrenzen liegen, welche Materialien verwendet werden dürfen oder vielleicht auch, welche Lagerbestände verfügbar sind, damit der Konstrukteur darauf zugreifen kann.
ANDREA SPIEGEL: Da gibt es auf jeden Fall viel zu beachten, sage ich mal.
PROF. DR. KOLBE: Es gibt viel zu beachten, und das ist manchmal die Schwierigkeit, dass man das alles wirklich hinbekommt. Auch die Softwarehersteller arbeiten daran, besonders im CAD-Bereich. Wenn man zum Beispiel das Thema Nachhaltigkeit betrachtet, wird das immer mehr direkt in den CAD-Prozess integriert, entweder durch die Softwarehersteller oder durch Plugins von anderen Herstellern. So kann man beispielsweise überprüfen, ob das, was man konstruiert hat, auch nachhaltig ist oder wie man es nachhaltiger umsetzen könnte.

ANDREA SPIEGEL: Sind dann viele verschiedene IT-Systeme im Hintergrund im Einsatz, oder würdest du sagen, es gibt eigentlich nur ein paar Standardformate, ein paar Standardsoftwarelösungen wie CAD, und dann passt es, oder gibt es noch mehr, was man kennen sollte?
PROF. DR. KOLBE: Es ist ja schon beim CAD das Problem, dass es verschiedene CAD-Anbieter gibt. Genau, viele haben ihre Vor- und Nachteile. Oft gibt es für kleinere Unternehmen eine abgespeckte Variante, die für KMUs geeignet ist, und dann eine größere Variante für große Firmen. Es ist jetzt nicht übertrieben, wenn ich sage, es gibt eher nur eine Handvoll großer Anbieter, die auch das komplette Spektrum abdecken. CAD ist ja eigentlich nur ein kleiner Teil, das Modellieren von Bauteilen. Es gibt aber auch weitere Softwarelösungen wie Computer-Aided Engineering (CAE), die die Ingenieure im Konstruktionsprozess unterstützen sollen. Das kann so einfach sein wie die Auslegung von Maschinenbauteilen, zum Beispiel die Berechnung einer Schraubenverbindung. Es gibt Berechnungstools, die dabei helfen und miteinander interagieren. Aber es geht auch hin bis zu komplexeren Bereichen wie der Finite-Elemente-Methode (FEM), also der Simulation von Strukturen unter Last, oder Computational Fluid Dynamics (CFD), also Strömungssimulationen.
ANDREA SPIEGEL: Ihr habt viele Abkürzungen, hört man schon, sehr gut.
PROF. DR. KOLBE: Genau, viele Abkürzungen. Aber meistens beginnt es mit “CA” und dann kommen verschiedene Begriffe dahinter. Die großen Hersteller versuchen immer mehr, ihre Systeme zu integrieren, und bieten auch Komplettpakete an. Wenn man kleinere Pakete nutzt, gibt es oft eine abgespeckte Variante, zum Beispiel für FEM-Simulationen, die vor allem für erste Einschätzungen nützlich ist. Wenn man jedoch weitergehende Anforderungen hat, muss man oft zusätzliche Softwarepakete erwerben oder auf eine andere Software wechseln. Was auch häufig gemacht wird, weil Simulation nicht immer ganz einfach ist, ist, dass man diese Aufgaben nach außen vergibt.
Jetzt muss ich noch kurz überlegen, weil ich am Anfang meinte, dass die Softwarehersteller etwas anbieten. Ein Problem tritt oft auf, wenn man von einem Softwarehersteller zu einem anderen wechseln möchte. Es gibt Austauschformate, die genutzt werden können, aber das funktioniert nicht immer reibungslos. Im Automobilbereich gab es mal einen großen Wechsel, bei dem ein Hersteller und seine Lieferanten mehr oder weniger auf das gleiche System gewechselt sind. Aber weltweit tätig zu sein, bedeutet auch, dass nicht jeder das gleiche System nutzen kann. Das Problem entsteht, wenn man von einem System auf ein anderes wechseln möchte. Es gibt Austauschformate wie STEP, bei denen der 3D-Körper und weitere Informationen übertragen werden können. Allerdings gibt es auch viele proprietäre Formate, die nur mit der jeweiligen Software des Herstellers funktionieren, was manchmal problematisch ist.
ANDREA SPIEGEL: Tricky.
PROF. DR. KOLBE: Ja, tricky könnte man auch sagen. Die Softwarehersteller bieten in der Regel ein Abo-Modell an, bei dem man immer auf die nächste Version updaten muss. Wenn jedoch ein Hersteller sagt, dass er eine ältere Version verwenden möchte, obwohl diese noch ausreicht, braucht man trotzdem die neueste Version, um miteinander kommunizieren zu können.
ANDREA SPIEGEL: Ja, okay. Das heißt, ich muss mir genau überlegen, welche Softwarelösungen in meiner Kette verwendet werden, wer alles beteiligt ist, und dann daraufhin auch auf dieses Thema achten.
PROF. DR. KOLBE: Es gibt immer ein Austauschformat, aber es kann sein, dass einige Zusatzinformationen verloren gehen, die ich eigentlich an mein Produkt anhängen wollte. Vieles wird in den Austauschformaten abgegeben, aber es gibt möglicherweise Zusatzinformationen, die nicht immer in den richtigen Metadaten-Spalten gespeichert werden.
ANDREA SPIEGEL: Okay.

ANDREA SPIEGEL: Was ist das Thema Datensicherheit in diesem ganzen Bereich? Man möchte ja vielleicht nicht, dass jeder andere die eigene Datei nutzen kann. Ist das ein Thema, oder sagst du, die Systeme sind eigentlich gut aufgestellt, oder gibt es eine andere Möglichkeit, das abzubilden?
PROF. DR. KOLBE: Ich würde sagen, es gibt keine eindeutige Antwort darauf. Aber: Jedes Unternehmen sollte ein großes Interesse daran haben, seine eigenen Daten zu schützen. Das eine ist natürlich die rechtliche Seite, wie zum Beispiel die DSGVO, wenn personenbezogene Daten verarbeitet werden. In der Konstruktion hat man das in der Regel jedoch nicht, aber es könnte natürlich vorkommen, dass man auch mal…
ANDREA SPIEGEL: DSGVO mögen wir alle nicht. Es ist manchmal einfach anspruchsvoll.
PROF. DR. KOLBE: Es ist anspruchsvoll, sagen wir es so. Aber es gibt ja auch Gründe, warum diese Vorschriften bestehen. Die meisten Firmen sind in der Regel gut aufgestellt, um zumindest ihre Originaldaten zu schützen. Ich meine, mit den proprietären Daten tauscht man in der Regel nur mit wirklich vertrauenswürdigen Kunden aus, weil diese dann bis in die unterste Konstruktionsebene einsehen können.
Aber STEP-Dateien, also das Austauschformat, in dem der 3D-Körper visualisiert wird, sind schon ein vernünftiges Format. Diese kann man mit Lieferanten austauschen, da man nicht immer alles selbst fertigt. Diese Dateien werden oft mit Toleranzen versehen, und das ist dann auch direkt am 3D-Objekt verknüpft. Man muss wissen, mit wem man diese Daten austauscht, um sicherzustellen, dass das eigene Know-how geschützt bleibt. Da würde ich schon darauf achten, dass entsprechende IT-Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden.
Es ist manchmal echt erschreckend, was per E-Mail verschickt wird. Eine E-Mail ist ja eigentlich wie eine Postkarte – ich weiß nicht genau, wie jemand an die Daten gelangen könnte, aber es ist nicht unmöglich. Manchmal frage ich mich, was manche Firmen alles so an Daten verschicken.
ANDREA SPIEGEL: Ihr habt auch keine Angst. Oder eine richtig gute IT dahinter, das kann natürlich auch sein.
PROF. DR. KOLBE: Ja, das stimmt. Manche Teile sind natürlich unkritischer, zum Beispiel wenn jemand sagt, “Ich brauche ein paar Schrauben” oder “Mach mir ein Loch in die Schraube“, da ist das wahrscheinlich nicht so dramatisch. Aber bei anderen Dingen schon. Man muss einfach aufpassen, besonders in Zeiten zunehmender Vernetzung, wenn plötzlich ein Angriff kommt oder ein Vorfall passiert. Dann ist das Unternehmen schnell in Alarmbereitschaft.

ANDREA SPIEGEL: Du hast jetzt vorhin schon das Thema digitale Zwillinge und auch Simulationen angesprochen. Das wären Technologien, die wir uns, glaube ich, mal angucken können, oder Themen, die in der Konstruktion spannend sind. Unter anderem ja auch das Thema 3D-Druck, aber da kann ich schon verraten, dass es dazu noch eine separate Folge geben wird, die noch tiefer auf dieses Thema eingeht. Daher würde ich das Thema heute ausklammern. Aber du hast schon gesagt, digitaler Zwilling, Simulation und so weiter – inwiefern spielt das nachher in der Konstruktion eine Rolle und wo stehen wir da gerade?
PROF. DR. KOLBE: Ja, also ich fange mal mit der Simulation an. Der digitale Zwilling und Simulation werden manchmal vielleicht so ein bisschen gleichgesetzt, aber es gibt trotzdem noch einen kleinen Unterschied. Simulation, wie man es verstehen kann, ist eigentlich die Vorhersage meines Bauteils. Ich komme eigentlich auch ein Stück weit aus dem umformtechnischen Bereich, da hat man zum Beispiel auch die Prozesse simuliert. Das ist jetzt weniger Konstruktion, könnte man denken, aber wenn ich ein Blechformteil habe, also zum Beispiel eine Autotür, wirkt das natürlich auch darauf, ob ich es später fertigen kann, und das hat wiederum Einfluss auf die Konstruktion. Die Simulation nutze ich einfach dafür, dass ich vorhersagen kann, wie sich mein Bauteil verhält, oder wie der Umformprozess abläuft. Oder wenn ich jetzt rein mechanisch bleibe: Ob das Bauteil überhaupt hält. Also bei einer Brücke würde niemand auf die Idee kommen, „wir bauen einfach mal die Brücke“.
ANDREA SPIEGEL: Und dann gucken wir mal.
PROF. DR. KOLBE: Genau, dann gucken wir mal. Und wenn es nicht gepasst hat, ist das natürlich schlecht. Man probiert natürlich vorab.
ANDREA SPIEGEL: Hoffen wir jedenfalls, dass es so nicht gemacht wird.
PROF. DR. KOLBE: Nein, wird es nicht. Bei Brücken wird es definitiv nicht so gemacht. Da sitzen ziemlich viele Leute dran. Es muss aber auch gesagt werden, dass nicht jedes Teil in der Welt nachgerechnet wird. Gerade bei Schraubenverbindungen, wenn sie nichts Festes halten müssen, geht man oft von Erfahrung aus, was auch vollkommen okay ist.
ANDREA SPIEGEL: Dafür hat man ja die Erfahrung.
PROF. DR. KOLBE: Genau, man hat die Erfahrung, und das würde auch zu viel Geld kosten, wenn man jedes Bauteilnachrechnen würde. Aber nehmen wir mal eine Simulation: Dieser Tisch wird auch nicht ohne Simulation gemacht, genauso wie beim Auto, das kennt jeder, diese Crash-Simulationen und so weiter, oder hat vielleicht die Bilder mal gesehen.
ANDREA SPIEGEL: Der arme Dummy, der gegen die Wand fährt.
PROF. DR. KOLBE: Genau, und den kann man auch virtuell abbilden. Den ganzen Prozess simuliere ich und spiegel die Ergebnisse anschließend wieder in meine Konstruktion. An der Stelle muss etwas geändert werden, hier und da. Oder halt direkt die Konstruktion von Anfang an: Ich habe hier einen Träger, der muss gewisse Kräfte abfangen. Zuerst mache ich vielleicht eine analytische Handrechnung, weil die meistens schneller geht, und schätze das mal ab. Und dann heißt es aber: „Das muss leicht sein, aus welchen Gründen auch immer.“ Dann kommt man irgendwann nicht mehr umhin, numerische Methoden zu verwenden, also dass der Computer das simuliert. Ich muss dann Materialkennwertefestlegen, also was für ein Werkstoff verwendet wird, wie sich dieser unter Last verhält, insbesondere dann, wenn er sich plastisch verformen kann.
ANDREA SPIEGEL: Und das weiß ich einfach, weil ich so gebildet bin?
PROF. DR. KOLBE: Ja, genau. Aber das ist wirklich eine Simulation, bei der ich eine Vorhersage darüber mache, wie sich das Teil verhält. Ich kann auch andere Prozesse simulieren, wie den Umformprozess, den Zerspanungsprozess oder einfach auch gucken, wie sich ein Teil verhält, wenn es schwingt. Zum Beispiel bei Vibrationen: Wenn ich mit dem Auto über die Autobahn fahre, möchte ich natürlich nicht, dass alles so vibriert.
ANDREA SPIEGEL: Ja, es ist halt so ein Surren im Hintergrund.
PROF. DR. KOLBE: Genau, diese Geräusche. Vielleicht kennt man das auch: Für all diejenigen, die Kinder haben, ist es oft so, dass, wenn nur die Kinder hinten die Fenster runtermachen, es zu unangenehmem Vibrieren kommt. Das flattert so. Gut, das wird jetzt meistens nicht wegoptimiert, aber solche Geräusche möchte man nicht haben. All das kann man vorab simulieren – nicht alles, aber so viel wie möglich. Es kommt auf das Produkt an: Automobilhersteller simulieren alles durch, der Anlagenbauer, der vielleicht Sondermaschinen baut, macht bei ausgewählten Teilen Kollisionskontrollen und prüft, ob diese dauerhaft halten. Der macht jetzt aber meistens keine Schwingungsanalysen oder Ähnliches – das hängt von der Erfahrung ab. Und wenn man jetzt in den Bereich des digitalen Zwillings geht, wird es eigentlich noch ein Stück weiter.
Der digitale Zwilling wurde 2003 eingeführt, dieses Konzept, in der Universität von Michigan. Es geht darum, dass ich von meinem realen Bauteil ein komplettes virtuelles Abbild habe. Man könnte jetzt denken, das ist doch das Gleiche wie ein CAD-Modell, aber es ist mehr als das: Das CAD-Modell zeigt, wie es sein könnte oder wie ich es mir vorstelle. Der digitale Zwilling geht weiter, indem ich wirklich das physisch hergestellte Bauteil auch wieder in mein virtuelles Modell zurückspiele. Das bedeutet: Zum Beispiel, ich habe das Teil gefertigt, mit all seinen Toleranzen. Es soll 100 Millimeter lang sein, plus/minus ein Zehntel – das steht auf meiner Zeichnung. Im CAD-Modell ist es hinterlegt, aber gefertigt ist es dann vielleicht 99,9 Millimeter. Diese 99,9 Millimeter werden dann auch wieder in mein virtuelles Modell des Bauteils übertragen. Ja, das ist jetzt eine Größenordnung.
Was ich damit machen kann? Wenn ich es wirklich bis zur Spitze treibe, kann ich das ganze Produkt und am besten auch den Fertigungsprozess mit allen Daten ausstatten. Ich kann also sagen, welche Geschwindigkeiten hatte die Maschine, wie waren die Parameter, wie war der Schmierstoff, was hat die Presse gepresst, welche Raumtemperaturen gab es im Prozess? All diese Daten kann ich in meinen digitalen Zwilling integrieren. Und am besten wäre es natürlich, auch die Nutzungsphase mit Sensorik auszustatten. Was vielleicht bei einem Auto schwierig ist – beim Auto sind natürlich Sensoren drin, aber da fängt der Datenschutz an. Kein Mensch möchte, dass wirklich sein komplettes Fahrverhalten erfasst wird.
Aber nehmen wir zum Beispiel eine Windkraftanlage. Das ist weniger kritisch, wenn ich dort Daten wie die Drehzahl der Windkraftanlage und Schwingungen messe. Wenn ich da Sensorik habe und die Daten auch wieder in mein virtuelles Modell übertragen kann, dann habe ich erst mal viele Daten. Und man könnte fragen: Was mache ich mit diesen Daten? Aber ich kann natürlich dann prüfen, ob das, was ich im Konstruktionsprozess ursprünglich geplant habe, tatsächlich stimmt. Ob sich das Teil so verhält, wie es sollte. Im Schadensfall – was wir natürlich nicht hoffen – kann ich rückschließen, wie es dazu kam.
ANDREA SPIEGEL: Wo war der Fehler? Genau.
PROF. DR. KOLBE: Genau, und weil ich den digitalen Zwilling mit meinem realen Modell verknüpft habe, kann ich schneller reagieren. Ich kann zum Beispiel auch mal ausprobieren, was passiert, wenn ich den Flügel der Windkraftanlage anders ausrichte. Ich stelle mein virtuelles Modell entsprechend um, mache eine Simulation und sage dann: „Okay, das kann man so machen.“
ANDREA SPIEGEL: Vielleicht eine Effizienzsteigerung. Genau.
PROF. DR. KOLBE: Und das spiele ich dann zurück in mein reales Modell. Das ist vielleicht das größte Potenzial, weil hier wirklich eine 1:1-Kopplung stattfindet. Oft wird der digitale Zwilling aber auch einfach so genutzt: Zum Beispiel bei der Industrie, wenn eine neue Produktionsanlage oder -straße aufgebaut wird. Es ist ja immer sehr aufwendig, Maschinen umzupositionieren und Handgriffe zu optimieren. Dann kann ich eine komplette virtuelle Produktion erstellen, indem ich meine Bauteile und auch die Maschinen, die sie fertigen, oder Montagelinien sowie menschliche Mitarbeiter oder Roboter digital abbilden. So kann ich den gesamten Prozess einmal digital durchlaufen lassen, bevor ich die reale Produktion starte. Dadurch komme ich viel schneller ans Ziel.
ANDREA SPIEGEL: An das Ziel, das ich mir erhofft habe, sozusagen.
PROF. DR. KOLBE: Ja.
ANDREA SPIEGEL: Okay.

ANDREA SPIEGEL: Würdest du sagen, dass sich das alles relativ einfach abbilden lässt, oder ist das schon ein sehr großer Aufwand? Und ist das für KMU tatsächlich umsetzbar, oder wann lohnt es sich, und wann vielleicht eher nicht?
PROF. DR. KOLBE: Ja, das ist natürlich eine Frage, die man nicht einfach mit Ja oder Nein beantworten kann. Es ist schon aufwendig, und nicht alles, was möglich ist, muss auch umgesetzt werden. Es steht immer die Wirtschaftlichkeit dahinter. Es ist natürlich cool, wenn ich meine ganze Produktion digital abgebildet habe, um zu sehen, welche Prozesse ich effizienter gestalten kann. Aber die Zeit, die ich brauche, um das aufzubauen, kostet natürlich auch erst einmal Ressourcen – sei es in Form von Zeit, Personal oder Software. Wenn ich zum Beispiel eine Maschine habe, die in den 90er Jahren gebaut wurde, habe ich vielleicht gar nicht die CAD-Daten dafür und müsste die Maschine erst einscannen. Jemand müsste sie dann modellieren, und der Nutzen ist manchmal nicht sofort erkennbar. Aber man muss sich überlegen, was passiert, wenn ich diese Technologie nicht einsetze, oder was habe ich davon, wenn ich sie einsetze?
Bei einer einfachen Schraube würde es sich wahrscheinlich nicht lohnen. Aber bei etwas Komplexerem, wie zum Beispiel einem Windkraftwerk, das ja auch sehr viel Geld kostet, sieht die Sache anders aus. Der Transport eines Windkraftwerks ist schon ein Thema. Wenn da etwas kaputt geht, zum Beispiel wegen eines Brandes im Turm, ist das in der Regel komplett Schrott. Wenn es mir aber gelingt, den Brandrisiko zu senken und zu erkennen, wann sowas passieren könnte, dann wird sich das definitiv lohnen. Bei größeren Projekten lohnt sich Digitalisierung meistens, bei den einfacheren eher nicht – zumindest noch nicht.
ANDREA SPIEGEL: Vielleicht wird es irgendwann mal soweit sein.
PROF. DR. KOLBE: Ja, vielleicht irgendwann. Genau. Dann wäre das natürlich super.
ANDREA SPIEGEL: Jetzt haben wir über digitale Zwillinge und Simulationen gesprochen, und ich finde, das klingt relativ komplex. Vielleicht ist das auch für KMUs unter Umständen ein bisschen abschreckend, weil es doch viele Komponenten gibt, die berücksichtigt werden müssen. Wie einfach ist es wirklich, das in der Praxis umzusetzen, und für wen lohnt sich das, und für wen vielleicht eher nicht?
PROF. DR. KOLBE: Also, ich würde schon sagen, dass auch KMUs davon profitieren können. Es kommt ein bisschen darauf an, was man möchte. Man kann nicht alles auf einmal machen und sollte vielleicht klein anfangen – also erst einmal einen Schritt wagen. Das CAD-System wurde ja auch irgendwann eingeführt, weil man merkte, dass Zeichnen mit Blatt und Stift nicht mehr effizient ist. Das ist natürlich schon lange her. Wenn wir das Thema Simulation nehmen, ist das schon viel leichter integrierbar. Gerade die CAD-Hersteller bieten immer mehr an, indem sie einfache Finite-Elemente-Methoden (FEM) integrieren. Damit kann man schon erste Ergebnisse erzielen, zum Beispiel, ob das Bauteil der Strukturmechanik standhält oder nicht, für einfache Fälle. Man kann dann natürlich auch mehr investieren und größere Analysen durchführen oder es extern vergeben. Aber wenn wir als Hochschule den Leuten beibringen, wie Simulation funktioniert, wird das auch immer mehr in die Unternehmen getragen. So hat ein KMU schon etwas davon, ohne dass es teure Simulationen bezahlen muss. Der digitale Zwilling hingegen ist für KMUs meiner Meinung nach noch eine größere Herausforderung. Für mittelständische Unternehmen ist es vielleicht schon umsetzbar, aber auch da braucht man Fachkräfte, die das begleiten. Es ist nicht einfach ein Klick.
ANDREA SPIEGEL: Also muss auch das notwendige Know-how aufgebaut werden.
PROF. DR. KOLBE: Genau. Man hat zwar das 3D-Modell, aber es fehlen vielleicht die Metadaten. Wenn man dann denkt, „Das Teil besteht aus Stahl“, und das einfach als Metadaten hinzufügt, ist das noch nicht alles. Wenn man sich zum Beispiel mit Umformtechnik beschäftigt, sind die Materialmodelle, die beschreiben, wie sich der Stahl unter Last verhält, schon viel komplexer. Die kann man nicht einfach mit einem Knopfdruck generieren. Hier braucht es jemanden, der Ahnung davon hat. Sonst entsteht vielleicht ein schönes Bild, das für die Vorgesetzten gut aussieht, aber im Endeffekt wenig Nutzen hat. Man muss sich das ein bisschen wie mit einem Taschenrechner vorstellen: Wenn man falsche Werte eingibt, bekommt man trotzdem ein Ergebnis, aber man muss beurteilen können, ob das Ergebnis korrekt ist. Ich denke aber, dass die Technologie zunehmend in den Unternehmen integriert werden wird und die digitale Kette immer weiter wächst.
ANDREA SPIEGEL: Du hast gerade gesagt, dass es noch nicht funktioniert, dass alles mit einem Klick erledigt wird. Aber vielleicht kommen ja irgendwann neue Systeme wie KI dazu, die den Prozess vereinfachen.

ANDREA SPIEGEL: Genau, das ist eine schöne Überleitung zu den Ausblicken und Zukunftstrends. Welche Rolle spielt KI heute schon in diesen ganzen Prozessen, oder ist es überhaupt ein Thema? Oder sagst du, dass es noch andere Trends gibt, die momentan spannender sind?
PROF. DR. KOLBE: Nein, KI ist definitiv ein Thema. Auch die CAD-Hersteller bauen KI immer mehr ein, und das ist wirklich ein wünschenswerter Trend. Manchmal gibt es in der Konstruktion Routineaufgaben, und da wäre es schon schön, wenn eine KI sagt, „Ich weiß, was du brauchst, klick hier, und es ist erledigt“. Manche KI-Systeme sind vielleicht noch relativ einfach, aber die Entwicklung geht weiter. Zum Beispiel, wenn man fünf Löcher braucht statt vier, könnte die KI das automatisch anpassen. Aber es gibt noch viele weitere Möglichkeiten. Wir sind in der Forschung vielleicht schon weiter, aber beim Kunden muss es auch erst einmal ankommen. Nehmen wir die Diskussion um ChatGPT – das ist noch nicht überall wirklich angekommen. Ich denke aber, dass KI immer mehr in die Konstruktion Einzug halten wird, um Routineaufgaben zu übernehmen oder einfache Berechnungen durchzuführen. Oder vielleicht kann die KI auch Vorschläge machen: „Ich kann mir vorstellen, dass das und das dein Wunsch ist“, und dann wäre das ein Vorschlag für den Konstrukteur, gerade bei Routineaufgaben.
ANDREA SPIEGEL: Geht in die richtige Richtung, ja.
PROF. DR. KOLBE: Ja, und ein anderer Trend, den ich vorhin erwähnt habe, ist die Integration von Zusatzfunktionen wie Nachhaltigkeit oder Optimierung. Optimierung ist bereits häufig integriert, gerade in den ersten Schritten. Aber auch Nachhaltigkeit wird immer relevanter. Es ist eine unheimlich komplexe Frage, wenn man vor der Entscheidung steht, ein Produkt zu entwickeln und den CO2-Fußabdruck zu ermitteln. Ein kürzlich im Radio gesendeter Bericht veranschaulichte das: Es ging um den Vergleich von Verpackungen für Tomaten – Glasflasche, PET-Flasche, Karton und Konserve. Die Frage, was „günstiger“ ist, lässt sich nicht einfach beantworten: Für Einwegverpackungen war das eine besser, für Mehrweg etwas anderes. Wenn man das auf das Auto überträgt, wo so viele verschiedene Materialien zum Einsatz kommen, wird die Situation noch komplexer. Software-Tools, die diese Fragen berücksichtigen, sind schon heute hilfreich, und in Zukunft werden sie es noch mehr. Zum Beispiel, wenn ich den Werkstoff A statt Werkstoff B einsetze, könnte mir die Software sagen, dass dies bestimmte Auswirkungen hat – natürlich nicht direkt mit einer Warnung wie „Achtung, dies ist schlecht“, aber zum Beispiel mit einem Farbindikator: Rot, Grün oder so. Für Spezialanwendungen gibt es bereits Start-ups, die solche Tools entwickeln, etwa für Blechumformung oder Blechschneideanlagen. Diese helfen dabei, Verschnitt zu optimieren und Entscheidungen zu treffen. Auch hier gibt es schon Programme, die weiterentwickelt werden. Letztlich wird es immer komplexer, und solche Tools werden mehr und mehr unterstützen.
ANDREA SPIEGEL: Genau, es wird ein multidimensionales Problem, das irgendwann sehr komplex wird, und man möchte nicht einfach sagen, „Ich mache jetzt gar nichts mehr“, weil man sich überfordert fühlt.
PROF. DR. KOLBE: Genau. Deshalb sehe ich den Trend, dass immer mehr „Plug-ins“ zur Unterstützung der Konstruktion kommen werden. Diese können bei der Optimierung von Strukturmechanik helfen, vor allem bei einfachen Abfragen. Früher war das nicht möglich, aber heute gibt es das. Ebenso gibt es Tools für generative Verfahren, also 3D-Druck, die es ermöglichen, schnell Prototypen zu erstellen, die man sogar anfassen kann. Das ist natürlich super, wenn es erlaubt ist, in einem bestimmten Anwendungsbereich. Es gibt Kollegen, die darüber sprechen werden, dass man durch solche Technologien schneller Prototypen hat und diese auch direkt testen kann. Selbst einfache Tests wie Montagetests sind möglich, selbst auf den billigeren Systemen, die strukturell nicht so viel aushalten, aber wenigstens ermöglichen, zu überprüfen, ob etwas überhaupt zusammenpasst.
ANDREA SPIEGEL: Oder man fertigt es so, dass man gar keine Montage mehr braucht, wenn es in der additiven Fertigung möglich ist. Cool, vielen, vielen Dank! Das waren sehr viele spannende Themen. Ich glaube, es gäbe noch viel mehr, was man sich genauer anschauen könnte, aber für einen ersten Überblick reicht das definitiv.

ANDREA SPIEGEL: Gibt es noch etwas, das du gerne loswerden möchtest oder einen Aufruf, den du starten würdest?
PROF. DR. KOLBE: Ja, also erstmal vielen Dank, dass ich hier sein durfte. Vielleicht noch ein kleiner Aufruf: Es hilft immer, ein bisschen nachzudenken, bevor man alles sofort mit dem Computer macht. Das Wichtigste ist, gerade zu Beginn kurz darüber nachzudenken. Ich finde es schön, dass manche Leute nicht gleich alles an den Computerübergeben. Auch wenn man Tools wie ChatGPT nutzt, sollte man ruhig mal hinterfragen, ob die Ergebnisse, die dort rauskommen, wirklich stimmen können.
ANDREA SPIEGEL: Sehr gut, also quasi den Kopf auch mit dem Computer verwenden.
PROF. DR. KOLBE: Genau, den sollte man auf jeden Fall noch verwenden.
ANDREA SPIEGEL: Perfekt, vielen Dank. Wir haben heute über die Digitalisierung im Bereich der Konstruktion gesprochen, was da alles möglich ist. Ich danke dir für deine Zeit und euch da draußen fürs Zuhören. Wenn euch die Folge gefallen hat, lasst uns gerne einen Daumen nach oben bei YouTube oder eine Bewertung bei Apple Podcasts oder Spotify da. Wir freuen uns auch, wenn ihr Fragen habt oder Ideen für neue Folgen. Schreibt uns in die Kommentare, wir geben eure Fragen gerne weiter und lassen sie von den Profis beantworten.
Wir freuen uns auf weitere Folgen in diesem Format: Industrie meets Wissenschaft bei Digitalise SWF, hier im tollen Lab on Tour. Ihr habt vielleicht im Hintergrund das Rauschen gehört – das ist der Regen, der gerade aufs Dach prasselt. Aber das sorgt für eine schöne, gemütliche Atmosphäre. Ich hoffe, es hat euch nicht zu sehr gestört beim Zuhören. Vielen Dank, macht’s gut und bis zum nächsten Mal.

Welche Idee steckt hinter der Multikommissionierung in der Lagerlogistik?

„Die Idee bei der Multikommissionierung ist auch da, eben solche Leerfahrten, Leerwege, egal ob jemand läuft oder eben fährt, zu vermeiden.“

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