Die Automobilindustrie stellt sich der Herausforderung, die nächste Generation von Elektrofahrzeugen zu entwickeln und herzustellen und nutzt dabei neue Technologien, um ihre Herstellungsprozesse zu revolutionieren.
Vor einigen Jahren begannen die Automobilhersteller, sich als digitale Unternehmen neu zu erfinden. Doch jetzt, da sie das Geschäftstrauma der Pandemie hinter sich lassen, ist es dringender denn je, ihre digitale Reise abzuschließen. Da immer mehr technologieorientierte Wettbewerber Produktionssysteme mit digitalen Zwillingen übernehmen und implementieren und Fortschritte bei Elektrofahrzeugen (EVs), vernetzten Autodiensten und letztendlich autonomen Fahrzeugen erzielen, werden sie keine andere Wahl haben. Die Automobilhersteller werden einige schwierige Entscheidungen hinsichtlich der internen Softwareentwicklung treffen, und einige werden sogar damit beginnen, ihre eigenen fahrzeugspezifischen Betriebssysteme und Computerprozessoren zu bauen oder mit einigen Chipherstellern zusammenzuarbeiten, um Betriebssysteme und Chips der nächsten Generation zu entwickeln, auf denen die zukünftigen Bordsysteme für selbstfahrende Autos laufen.
Wie künstliche Intelligenz die Produktion verändert In Montagebereichen und Produktionslinien der Automobilindustrie kommen Anwendungen künstlicher Intelligenz (KI) auf vielfältige Weise zum Einsatz. Dazu gehören eine neue Generation intelligenter Roboter, Mensch-Roboter-Interaktion und fortschrittliche Methoden der Qualitätssicherung.
Während KI im Automobildesign weit verbreitet ist, verwenden Automobilhersteller KI und maschinelles Lernen (ML) derzeit auch in ihren Herstellungsprozessen. Robotik an Fließbändern ist nichts Neues und wird seit Jahrzehnten eingesetzt. Dabei handelt es sich jedoch um Roboter in Käfigen, die in eng abgegrenzten Bereichen arbeiten, in die aus Sicherheitsgründen niemand eindringen darf. Dank künstlicher Intelligenz können intelligente Cobots Seite an Seite mit ihren menschlichen Kollegen in einer gemeinsamen Montageumgebung arbeiten. Cobots nutzen künstliche Intelligenz, um die Aktionen menschlicher Arbeiter zu erkennen und zu erfassen und ihre Bewegungen so anzupassen, dass ihre menschlichen Kollegen nicht verletzt werden. Lackier- und Schweißroboter, die auf Algorithmen künstlicher Intelligenz basieren, können mehr als nur vorprogrammierten Programmen folgen. Dank KI können sie Defekte oder Anomalien in Materialien und Komponenten erkennen und Prozesse entsprechend anpassen oder Warnmeldungen zur Qualitätssicherung ausgeben.
KI wird auch verwendet, um Produktionslinien, Maschinen und Geräte zu modellieren und zu simulieren und den Gesamtdurchsatz des Produktionsprozesses zu verbessern. Künstliche Intelligenz ermöglicht Produktionssimulationen, die über einmalige Simulationen vorgegebener Prozessszenarien hinausgehen und zu dynamischen Simulationen werden, die sich an veränderte Bedingungen, Materialien und Maschinenzustände anpassen und ändern können. Diese Simulationen können dann den Produktionsprozess in Echtzeit anpassen.
Der Aufstieg der additiven Fertigung für Produktionsteile. Die Verwendung von 3D-Druck zur Herstellung von Produktionsteilen ist heute ein fester Bestandteil der Automobilproduktion, und die Branche ist nach der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigung die zweitgrößte Branche, die additive Fertigung (AM) verwendet. In die meisten heute produzierten Fahrzeuge sind verschiedene AM-gefertigte Teile in die Gesamtbaugruppe integriert. Dazu gehört eine Reihe von Automobilkomponenten wie Motorkomponenten, Zahnrädern, Getrieben, Bremskomponenten, Scheinwerfern, Karosseriebausätzen, Stoßfängern, Kraftstofftanks, Kühlergrills und Kotflügeln bis hin zu Rahmenstrukturen. Einige Automobilhersteller drucken sogar komplette Karosserien für kleine Elektroautos.
Die additive Fertigung wird insbesondere bei der Gewichtsreduzierung im boomenden Markt für Elektrofahrzeuge eine wichtige Rolle spielen. Während dies schon immer ideal für die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz bei Fahrzeugen mit konventionellem Verbrennungsmotor war, ist dieser Aspekt wichtiger denn je, da ein geringeres Gewicht eine längere Batterielebensdauer zwischen den Ladevorgängen bedeutet. Außerdem ist das Batteriegewicht selbst ein Nachteil von Elektrofahrzeugen, und Batterien können bei einem mittelgroßen Elektrofahrzeug über 500 kg zusätzliches Gewicht bedeuten. Automobilkomponenten können speziell für die additive Fertigung entwickelt werden, was zu einem geringeren Gewicht und einem deutlich verbesserten Verhältnis von Gewicht zu Festigkeit führt. Mittlerweile kann durch die additive Fertigung fast jedes Teil jedes Fahrzeugtyps leichter gemacht werden, anstatt Metall zu verwenden.
Digitale Zwillinge optimieren Produktionssysteme. Durch den Einsatz digitaler Zwillinge in der Automobilproduktion ist es möglich, den gesamten Herstellungsprozess in einer vollständig virtuellen Umgebung zu planen, bevor Produktionslinien, Fördersysteme und Roboterarbeitszellen physisch gebaut oder Automatisierungs- und Steuerungssysteme installiert werden. Aufgrund seiner Echtzeitnatur kann der digitale Zwilling das System im laufenden Betrieb simulieren. Auf diese Weise können Hersteller das System überwachen, Modelle erstellen, um Anpassungen vorzunehmen, und Änderungen am System vornehmen.
Durch die Implementierung digitaler Zwillinge kann jede Phase des Produktionsprozesses optimiert werden. Die Erfassung von Sensordaten über alle Funktionskomponenten des Systems hinweg liefert das notwendige Feedback, ermöglicht prädiktive und präskriptive Analysen und minimiert ungeplante Ausfallzeiten. Darüber hinaus funktioniert die virtuelle Inbetriebnahme einer Automobilproduktionslinie mit dem digitalen Zwillingsprozess, indem die Funktionsweise der Steuerungs- und Automatisierungsfunktionen validiert und ein Basisbetrieb des Systems bereitgestellt wird.
Man geht davon aus, dass die Automobilindustrie in eine neue Ära eintritt und vor der Herausforderung steht, auf völlig neue Produkte umsteigen zu müssen, die auf einem völlig anderen Antrieb für die Mobilität basieren. Der Umstieg von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor auf Elektrofahrzeuge ist zwingend erforderlich, da die CO2-Emissionen eindeutig gesenkt und das Problem der zunehmenden Erwärmung des Planeten eingedämmt werden muss. Die Automobilindustrie nimmt die Herausforderungen der Entwicklung und Herstellung der nächsten Generation von Elektrofahrzeugen an und begegnet diesen Herausforderungen durch die Übernahme neuer Technologien für künstliche Intelligenz und additive Fertigung sowie die Implementierung digitaler Zwillinge. Andere Branchen können der Automobilindustrie folgen und Technologie und Wissenschaft nutzen, um ihre Branche ins 21. Jahrhundert zu katapultieren.
Veröffentlichungszeit: 18. Mai 2022
