Fluid 4.0 - Umsetzung der Digitalisierung für die Fluidtechnik 4.0 im branchen- und herstellerübergreifenden Datenraum mittels Verwaltungsschalen, Teilmodellen und Demonstratoren - Teilvorhaben: Digitalisierung des Steuerungsentwicklungsprozesses und der CO2-Bilanzierung durch die Verwaltungsschale

Abstract

Das Verbundprojekt "Fluid 4.0" adressiert die Digitalisierung der Fluidtechnik im branchen- und herstellerübergreifenden Datenraum. Ziel des Teilvorhabens des Instituts für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas) war es, Verwaltungsschalen und standardisierte Teilmodelle für konkrete Anwendungen im digitalen Engineering sowie für die CO₂-Bilanzierung nutzbar zu machen. Ein Schwerpunkt lag auf der Entwicklung durchgängiger digitaler Engineering-Prozesse. Hierzu wurden technische Produktinformationen strukturiert in Verwaltungsschalen abgebildet und Methoden zur semantischen Zuordnung heterogener Herstellerinformationen zu standardisierten ECLASS-Merkmalen untersucht. Eine LLM-basierte Verarbeitungspipeline ermöglicht dabei die automatisierte Extraktion und Zuordnung technischer Eigenschaften. Darüber hinaus wurde ein modellbasierter Ansatz entwickelt, mit dem Herstellerkennlinien von Komponenten unter Berücksichtigung der Systembedingungen in systembezogene Kennlinien überführt werden können. Darauf aufbauend wurde eine Toolkette zur automatisierten, betriebspunktabhängigen Reglerparametrierung entwickelt und experimentell an einem servo-hydraulischen Zylinderantrieb untersucht. Ein zweiter Schwerpunkt war die CO₂-Bilanzierung der Nutzungsphase fluidtechnischer Komponenten. Hierfür wurde eine verlustleistungsbasierte Berechnungsmethodik entwickelt, die eine vergleichbare Bewertung unter definierten Systemgrenzen, Referenzbedingungen und Nutzungsszenarien ermöglicht. Die Methodik wurde in einen Entwurf für ein VDMA-Einheitsblatt überführt und sowohl simulationsgestützt als auch an einer industriellen hydraulischen Presse und einem hydraulischen Kugellabyrinth untersucht. Die erforderlichen technischen und energetischen Daten wurden dabei mit den Verwaltungsschalen verknüpft, sodass Berechnung und digitale Datenbereitstellung durchgängig verbunden werden konnten. Die entwickelten Methoden, Softwareansätze, Datenmodelle und Demonstratoren zeigen, wie standardisierte digitale Produktinformationen für Engineering-, Simulations-, Regelungs- und Nachhaltigkeitsanwendungen genutzt werden können. Insgesamt wurden die Ergebnisse in elf Demonstratoren entlang des Produktlebenszyklus integriert und auf Fachveranstaltungen sowie in wissenschaftlichen Publikationen verbreitet.