面板弯曲制造4.0，数字双胞胎

每一个都比上一个更大，更令人印象深刻：在奥地利Ennsdorf的Salvagnini Maschinenbau GmbH工厂，面板折弯机逐行排列。在每天开发和制造无数机器以在世界范围内进行精密工作的工厂中，不断出现新技术，使面板弯曲更简单，更高效。

两个组件的相互作用

在将简单的面板转变为成品之前，必须考虑各种不同的影响。“当弯曲面板时，有两个关键因素，”Salvagnini首席技术官（CTO）Wolfgang Kunze说道：“材料和机器本身对于确定弯曲结果至关重要。” 最重要的是每个面板的特殊材料特性：“每种材料都表现不同 - 无论是铝，钢还是不锈钢 - 并且具有不同的拉伸和弯曲强度，”Kunze解释道。因此，根据金属，批次和工件的强度，还必须考虑回弹，否则弯曲结果可能会有很大差异。“

对于传统的弯曲机，通常需要手动校正以确保始终如一的高质量。“这种增加的工作量使公司花费了宝贵的生产时间和资源，”Kunze说。

Linz机电一体化中心（LCM）有限公司销售主管Manfred Reiter对此表示赞同：“重新参数化的计划外工厂停机时间非常昂贵。” Linz开发人员经常与Salvagnini等公司合作，这些公司遇到类似的制造问题。

此外，许多金属加工公司与大型加工公司一起制造小批量产品，并希望能够在世界任何地方控制其生产活动。“作为机器制造商，这正是每天给我们带来新挑战的原因，”Kunze承认道，“这就是为什么我们不断为客户提供创新解决方案，并将LCM等合作伙伴公司带入公司的发展机电一体化领域。“

当视觉成为现实时

为了满足现代面板加工的要求，Salvagnini开发了一种LCM解决方案，它将发出革命性的信号，而不仅仅是面板弯曲。结果是一种全新的技术，有助于使共同的愿景成为现实：实时材料检测技术MAC 2.0，材料态度校正的简称。 

材料和机器本身对于确定弯曲结果至关重要。

数字双胞胎使其成为可能

但新技术究竟是如何发展的呢？“使用有限元法（FEM），我们模拟了机器本身和各种面板属性，包括在弯曲过程中作用在材料上的成形力，”Reiter解释道。“通过这种方式，我们创造了一种材料和机器的数字双胞胎，几乎映射了整个弯曲过程。” LCM的开发人员利用所有这些信息通过模型简化生成有效的仿真模型，然后将其集成到MAC 2.0软件中。“借助MAC 2.0，我们可以将高度复杂的仿真模型实时传输到一个自动控制整个弯曲过程的软件，”Reiter自豪地解释道。利用这些信息，机器可以根据材料属性实时模拟弯曲过程，将其与有限元结果进行比较，并补偿任何变化。这使得机器可以完美地弯曲面板，而不会造成材料浪费。

所有这些步骤都是在完全自动化的过程中完成的。通过使用各种Pepperl + Fuchs传感器进行定位和检测面板厚度等任务，可以精确记录每个弯曲过程的所有重要参数。

为了确定成形力，机器最初比平时稍微弯曲一些。根据确定的值，自动重新调整机器中所有执行器的参数。一旦确定了材料和机器的特性，就以通常的速度进行弯曲。结果很清楚：弯曲的精度为±0.9°，无论面板的数量，厚度或质量如何。“这只是市场典型偏差的一半，”瑞特说。“只需要预先定义面板的类型和厚度，并且面板的测量弯曲必须至少为40度 - 对于所有其他弯曲，确定修正的刀具路径并且可以使用Salvagnini控制系统， “雷特说。

公司将从其工厂的数字地图中获得许多好处。该软件可在早期检测磨损，并始终为用户提供机器状态的精确概览，这意味着无法预见的参数化和后续工作现已成为过去 - 这是预测性维护优势的一个明显例子。“随着数字双胞胎的发展，客户现在可以在不产生废物的情况下进行生产，无论是批量生产还是批量生产，”Reiter说道，“这使我们能够解决许多应用领域的问题。”

数字化，网络化和灵活的工厂

基于共享的专业知识，LCM和Neoception使网络和全球生产更进一步。这家初创公司是Pepperl + Fuchs的子公司，是云连接和物联网方面的专家，并开发了一个能够在机器和数字双胞胎之间建立通信的接口：“确保连续，交叉 - 系统数据交换，我们开发了一个采用Neoception的云解决方案，可以安全可靠地传输订单和流程数据，“Pepperl + Fuchs全球物联网项目负责人Benedikt Rauscher说。

从订单记录开始到机器与其数字对应设备之间的安全数据交换，Neoception可在所有相关系统之间实现连续，实时的通信。这允许传感器数据通过NeoNeon云从机器不断传输到虚拟生产地图，此时数字双胞胎的优化过程数据可以安全地传输回机器。“该选项为客户提供了一个网络化且灵活的生产解决方案，无论其位置如何，”Rauscher解释道。

四个世界的工程专业知识

网络化生产与数字双胞胎之间的相互作用实现了无废弃生产，并使工业4.0栩栩如生。“我们的客户可以获得透明，智能，自适应的机器，”Kunze热情洋溢。“在面板弯曲中使用数字双胞胎只是一种可能的应用，”Reiter继续说道。“每个行业都有自己独特的问题，我们的技术可以转移到广泛的应用中，”他补充道。

“通过汇集我们的专业知识，我们为客户提供真正的附加值，并在各个层面创造透明度，”Kunze，Reiter和Rauscher表示同意。

有限元法（FEM）

 使用有限元方法（FEM），可以创建虚拟原型来测试组件并解决工程问题。FEM基于用于计算复微分方程的数值方法。组件被模拟并细分为有限大小的定义数量的元素，可以用无数个参数来描述。这些虚拟原型有助于在实际制造开始之前节省开发时间和成本，因为可以在早期阶段检测并避免设计缺陷。