Das Konzept des digitalen Zwillings hat sich längst in zahlreichen Branchen und für zahlreiche Anwendungen etabliert. In der fertigungsnahen Welt der Werkzeug- und Formenbaumacher sowie des Maschinenbaus wird darunter die virtuelle Planung und Programmierung der realen Fertigungswelt verstanden. Damit wird es möglich, die reale Fertigungssituation und die berechneten Werkzeugwege am Schreibtisch zu simulieren; Einfahrprozesse entfallen. Im Marktumfeld des Werkzeug- und Formenbaus, das von einem zunehmenden Wettbewerbsdruck geprägt ist, steht das Arbeiten mit digitalen Zwillingen für eine schnellere und vor allem sichere Fertigung.

Der Einstieg in die Thematik ist leicht: Für fast alle Fräsmaschinen hält der Markt bereits Programme mit dem entsprechenden digitalen Pendant bereit. Wer allerdings sichergehen möchte, dass seine Software ihn dabei unterstützt, das Risiko einer teuren und gegebenenfalls gefährlichen Kollision tatsächlich und verbindlich auszuschließen, sollte sich nicht mit einer Standardlösung zufrieden geben. Denn: Unter den nicht offensichtlichen Abweichungen können selbst kleinste Unterschiede gravierende Folgen nach sich ziehen. Empfehlenswert ist daher, von Anfang an auf eine Lösung zu setzen, die herstellerseitig kontinuierlich auf dem neusten Stand gehalten wird.

Detailgetreue Abbildung der Rüstsituation

Bei einem Fräsvorgang handelt es sich zudem um einen teils hochkomplexen Vorgang, bei dem zahlreiche Parameter wie die Materialauswahl, das Einlesen der Daten, das Rüsten und so weiter ineinandergreifen. Anders formuliert: Es geht darum, die vollständige Rüstsituation detailgetreu abzubilden. Dazu zählen neben der eigentlichen Fräsmaschine sämtliche damit verbundenen Fertigungsmittel. Vor diesem Hintergrund definiert Tebis den digitalen Zwilling als die Abbildung sämtlicher tatsächlich vorhandener Fertigungsmittel und -prozesse in der Software. Die reale Fertigungssituation wird 1:1 in der virtuellen Welt vorgeplant  – unabhängig davon, ob es um den digitalen Zwilling einer gängigen Fräsmaschine oder einer komplexen Rüstsituation geht.

Tebis stattete bereits die erste Vollversion seiner Software mit Postprozessoren aus und integrierte schnell die virtuelle Maschinenbibliothek. Im Lauf der Zeit wurden die digitalen Zwillinge vor dem Hintergrund der zunehmenden Verbreitung des Konzepts „digitaler Zwilling“ detaillierter. Im Bereich der Werkzeuge begann es mit der einfachen Frässchneide, es folgten die komponentenbasierten Fräs- und Bohrwerkzeuge sowie im Folgeschritt auch komponentenbasierte 3D-Drehwerkzeuge. Zusätzlich zu den digitalen Zwillingen für Werkzeuge werden in der Maschinenbibliothek mit über 1.400 virtuellen Modellen in 3.700 Varianten die marktüblichen Maschinentypen abgebildet. Die jeweiligen geometrischen und kinematischen Eigenschaften sind dort ebenfalls hinterlegt. In der eigenen Aggregatebibliothek für Zusatzeinrichtungen werden unter anderem Backenfutter, Lünetten und Spitzen sowie Maschinentische, Anbauten und Trennwände aufgeführt. Selbst virtuelle Spannmittel sind Teil dieses CAD/CAM-Systems.

Um die Simulationen so exakt wie möglich durchzuführen, verfolgt Tebis einen ganz speziellen Ansatz. Der Simulator ist vollständig in die CAD/CAM-Umgebung integriert. Die Simulation und die Kollisionsprüfung werden schon während der NC-Programmierung durchgeführt. Die Verfahrensweise, die Werkzeugwege in der CAM-Umgebung noch vor der NC-Ausgabe auf Kollision zu prüfen und gegebenenfalls zu korrigieren, bedeutet ein spürbares Mehr an Sicherheit und kurze Änderungsschleifen bei erkannten Kollisionen. Vor allem stellt diese Verfahrensweise auch eine Grundlage für die mannarme Fertigung beziehungsweise die mannlose Fertigung am Wochenende dar. Speziell für letztere ist es unabdingbar, dass alle Maschinen ohne Unterbrechung durchlaufen.