Industrielle Anwendungen digitaler Zwillinge

Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Darstellung eines physischen Prozesses oder Systems, die in Echtzeit durch Sensoren, physische Modelle und künstliche Intelligenz-Algorithmen aktualisiert wird. Er repliziert das Verhalten seines realen Gegenstücks und ermöglicht so das Testen von Szenarien – einschließlich extremer – ohne physische oder finanzielle Risiken.

Die vier digitalen Zwillingsmodelle für die Industrie

• Operativer digitaler Zwilling – Dies ist das am häufigsten verwendete Modell. Es spiegelt den aktuellen Stand von Geräten oder industriellen Prozessen in Echtzeit wider, basierend auf Sensordatenströmen. Mickael Desloges, Senior Advisor für Bewertungen und Roadmaps bei Luxinnovation, erklärt: "Dank dieses Modells können Ausfallzeiten reduziert, Wartungskosten durch frühzeitige Anomalieerkennung gesenkt, die Produktionsstabilität verbessert und Optimierungszyklen beschleunigt."
• Digitaler Simulations- (oder Prädiktions-) Zwilling – Dieses Modell geht über die Beobachtung hinaus und ermöglicht das Testen von Szenarien vor realen Eingriffen. Es ermöglicht Parameteranpassungen, Leistungsbewertungen und die Antizipation von Abweichungen, ohne die Risiken oder Kosten physischer Experimente zu verursachen.
• Kollaboratives digitales Zwillingswerk (oder Systemtechnik) – Dieses Modell unterstützt die Gestaltung komplexer Systeme, insbesondere solcher mit bedeutenden Softwarekomponenten wie Raumträger, Verkehrsflugzeugen oder Automobilen. Es formalisiert technisches Wissen, automatisiert Verifikationsprozesse und simuliert Systemabläufe vor der Bereitstellung. Zusätzlich generiert es eingebetteten Code direkt aus Simulationsdaten.
• Cloud- (oder verteilter Multi-Site-) digitaler Zwilling – Mit Cloud-Technologie bietet dieses Modell Skalierbarkeit, sicheren Datenzugriff und Integration mit bestehenden IT- und Produktionssystemen. Es ermöglicht Fernüberwachung, zentralisierte Analysen und datenbasierte Entscheidungsfindung an mehreren Standorten, ohne erhebliche lokale Infrastrukturinvestitionen zu benötigen.

Die Gestaltung eines nützlichen digitalen Zwillings erfordert mehr als nur Datenerhebung. Prune Gautier, LISTE

In Luxemburg erweitert das Luxemburger Institut für Wissenschaft und Technologie (LIST) das Konzept der digitalen Zwillinge, um auch breitere Umgebungen wie Natur, Gebäude und Industrie einzubeziehen. Dieser Ansatz erleichtert die Modellierung von Systemen wie Energienetzen und komplexen Industrieinfrastrukturen und fördert Nachhaltigkeit und Zirkularität.

Prune Gautier, Forscherin bei LIST, betont: "Bei LIST sind wir überzeugt, dass die Gestaltung eines nützlichen digitalen Zwillings mehr erfordert als nur Datenerhebung. Es geht darum, eine kohärente Brücke zwischen physischen Modellen, Echtzeitmessungen und computergestützter Intelligenz zu schaffen. Unser Ziel ist es, den Ansatz des digitalen Zwillings voranzutreiben – von der experimentellen Datenerfassung und Modellintegration bis hin zu Visualisierung, Validierung und Szenariotests – um sowohl reaktive als auch prädiktive Entscheidungsfindung zu ermöglichen."

Anwendungen digitaler Zwillinge in der realen Welt

Luxemburger Industrieunternehmen, die an der L-DIH Crossborder Tour (Paris) 2026 teilnahmen, hatten während ihres Besuchs auf der PRISM-Innovationsplattform der CEA-Liste in Paris-Saclay die Gelegenheit, vielfältige Anwendungen digitaler Zwillinge zu erleben. Die Plattform konzentriert sich auf digitale Technologien für die Industrie und präsentiert Bereiche wie digitale Inspektionen, Kontinuität in der additiven Fertigung, KI-gesteuerte Roboterlösungen und Softwareentwicklung.

CEA-list, ein angewandtes Forschungslabor, das mit der französischen Kommission für Atomenergie und alternative Energien (CEA) verbunden ist, beschäftigt rund 1.000 Mitarbeiter, davon sind 15 % Doktoranden. Dieser Besuch wurde im Rahmen von AI-Matters organisiert, einer europäischen Initiative, die darauf abzielt, die Einführung künstlicher Intelligenz in der Fertigung zu beschleunigen. Durch Testing and Experimentation Facilities (TEFs) dient PRISM als offene Technologieplattform für das Testen, Validieren und Einsetzen innovativer Lösungen in der additiven Fertigung und KI für europäische Hersteller.

Clarisse Poidevin, Direktorin für Innovation und Plattformen bei CEA List und Koordinatorin des französischen Knotens von TEF AI-Matters, beschreibt: "Mit R2I – Interactive Intelligent Robotics bieten wir einen agilen und skalierbaren Raum, um industrielle Szenarien vom Design bis zum Einsatz in Fabriken und Arbeitsräumen zu unterstützen. Durch den Einsatz von KI und interaktiven digitalen Zwillingen integrieren wir räumliche und zeitliche Dimensionen sowie menschliche Präsenz in die Modelle."

Dieser Ansatz erleichtert die Ausbildung zukünftiger Bediener sowie die Planung und Visualisierung von Roboterzellen in Produktionslinien. Virtual oder Augmented Reality ermöglicht es den Nutzern, Flows vorzuschauen, technologische Grenzen zu erkennen und Maschineninteraktionen besser zu verstehen. So repliziert beispielsweise ein während der Tour demonstrierter Roboter die Bewegungen menschlicher Bediener für industrielle Schleifaufgaben und passt deren Reichweite und Intensität an. Diese Technologie findet Anwendungen in der Luft- und Automobilproduktion, wo komplexe geometrische Formen effektiver handhabbar sind.

Digitale Zwillinge bieten mehrere Vorteile:

• Vereinfache die robotischen Operationen, einschließlich Programmierung und Trajektorienvisualisierung.
• Zugführer nutzen Mixed Reality.
• Vorschau und passe digitale Konfigurationen in der virtuellen Realität an.
• Trainieren Sie künstliche Intelligenz-Modelle.

Digitale Zwillinge im Luxemburger Ökosystem

Der Luxemburger Digital Innovation Hub (L-DIH) bietet luxemburgischen Industrieunternehmen kostenlose Unterstützung bei der Erforschung und Implementierung digitaler Technologien, einschließlich digitaler Zwillinge. Das Konsortium umfasst Luxinnovation, LIST, das Luxemburger Haus für Cybersicherheit und die Universität Luxemburg.

Um das Verständnis für digitale Zwillinge weiter zu fördern, findet am 28. April 2026 von 09:00 bis 13:00 Uhr ein Workshop mit dem Titel "In den Räumlichkeiten von LIST" (Maison de l'innovation in Belval) statt. Der Workshop steht Ingenieuren, Data Scientists, Qualitätsspezialisten und Industriellen offen und bietet praktische Einblicke in den Digital Twin-Ansatz.

Wenn Sie ein Industrieprojekt haben oder mehr über digitale Zwillinge erfahren und maßgeschneiderte Unterstützung erhalten möchten – sei es für Diagnostik, Fahrpläne oder Implementierung – kontaktieren Sie das L-DIH-Team.

(Foto: © Axione, Safran und CEA)