Digital Thread in der additiven Produktion implementieren: Ein operativer Leitfaden für die Multi-CAD-Integration

Digital Thread in der additiven Produktion implementieren: Ein operativer Leitfaden für die Multi-CAD-Integration

Die Integration des Digital Thread ist keine futuristische Vision mehr, sondern eine betriebliche Notwendigkeit für alle, die mit additiver Fertigung in Multi-CAD-Umgebungen arbeiten. Die Herausforderung heute besteht nicht darin, zu verstehen, ob man ihn implementieren soll, sondern wie man ihn konkret umsetzt, indem die Interoperabilitätsbarrieren zwischen heterogenen Systemen überwunden werden.

Die additive Fertigung entwickelt sich von einer Nischentechnologie zu einem verteilten industriellen Prozess, bei dem Konstruktion, Materialqualifikation, Druckparameter und Kontrollen konsistent bleiben müssen, auch wenn Produktion und Lieferanten auf verschiedenen Plattformen arbeiten. Dies erfordert einen kontinuierlichen und zuverlässigen Datenfluss entlang des gesamten Produktlebenszyklus: den Digital Thread.

Was ist der Digital Thread und warum ist er in der additiven Fertigung wichtig?

Der Digital Thread stellt den kontinuierlichen Fluss von Produktdaten durch alle Unternehmenssysteme dar, von der Konstruktion über die Fertigung bis hin zum After-Sales-Support und gewährleistet so Nachverfolgbarkeit und End-to-End-Konsistenz.

In der additiven Fertigung geht es beim Digital Thread nicht nur um den Transfer von CAD-Dateien: Er umfasst technische Spezifikationen, Prozessdaten, Druckparameter, Stützstrategien, Materialzertifizierungen, Prüfergebnisse und Nachhaltigkeits-KPIs. Es sind Methoden und Protokolle erforderlich, um Prozesse und Daten entlang des gesamten Zyklus zu integrieren und zu vermeiden, dass die Qualität von manuellen Schritten oder losgelösten Dokumenten abhängt.

Der Druck auf diese Integration nimmt zu, da die Fertigung immer stärker verteilt wird und die Produktentwicklung komplexer wird. Unternehmen müssen Daten zwischen Design, Engineering und Fertigung verbinden, und der Digital Thread wandelt sich von einem langfristigen Ziel zu einer unmittelbaren betrieblichen Notwendigkeit.

Die Herausforderung der Multi-CAD-Interoperabilität

Die Verwendung verschiedener CAD-Systeme innerhalb derselben Lieferkette erzeugt technische und organisatorische Probleme, die es erschweren, die Datenkonsistenz zwischen Plattformen zu erhalten, die nie für die Kommunikation miteinander ausgelegt waren.

Für viele Engineering-Organisationen besteht das Problem nicht im Mangel an Software, sondern in der Schwierigkeit, Daten konsistent zwischen inkompatiblen Systemen zu halten. In der Automobilindustrie nutzen Unternehmen wie BMW und Volkswagen CATIA für das Kern-Design, während Komponentenlieferanten mit SolidWorks, PTC Creo oder anderen Werkzeugen arbeiten. Produktdaten müssen zwischen Unternehmen zirkulieren, ohne ein gemeinsames System.

Im Luft- und Raumfahrtsektor verwalten Airbus und Boeing hochgradig verteilte Lieferketten, bei denen Hunderte von Lieferanten unterschiedliche Datenformate und PLM-Systeme verwenden. Ein einziges Luftfahrtprogramm kann Partner mit vollständig unterschiedlichen Toolchains einbeziehen, was die Integration für Konsistenz und Nachverfolgbarkeit kritisch macht. Auch Vertragsfertiger wie Flex und Jabil, die für verschiedene Kunden mit unterschiedlicher Software produzieren und AM in Workflows integrieren, sehen sich dieser Komplexität bei der Datenverwaltung über Systeme hinweg gegenüber.

Fallstudie: OpenBOM und AMC Bridge

Die Zusammenarbeit zwischen OpenBOM und AMC Bridge zeigt, wie Daten zwischen heterogenen CAD-Systemen verbunden werden können, ohne bestehende Infrastrukturen zu ersetzen, durch Middleware-Lösungen, die sich auf Zuverlässigkeit und langfristige Unterstützung konzentrieren.

Diese Partnerschaft konzentriert sich auf die Verbesserung des Produktflusses in Multi-CAD-Umgebungen, einer verbreiteten Situation, in der Teams mit einem Mix aus Werkzeugen arbeiten, die durch interne Anforderungen, Legacy-Systeme und externe Partner bestimmt werden. Der Ansatz zielt nicht darauf ab, bestehende Plattformen zu ersetzen, sondern zuverlässige Brücken zwischen ihnen zu schaffen.

Die Lösung betont Zuverlässigkeit, Leistung und kontinuierliche Unterstützung statt nur technischer Funktionalität. Je komplexer die Fertigungsworkflows werden, desto notwendiger wird es, Systeme zu verbinden und Datenkonsistenz zu wahren, und die Integration entwickelt sich von einem “Nice-to-have” zu einer Voraussetzung für die reale Produktion.

Hybride Toolchains: Desktop, Cloud und maßgeschneiderte Middleware

Das Design flexibler Toolchains, die lokale und cloudbasierte Umgebungen unterstützen, erfordert maßgeschneiderte Middleware und klare Governance, um Kontinuitätsverluste zu vermeiden, wenn Teams Mixe aus Desktop- und Cloud-Werkzeugen übernehmen.

Viele Unternehmen beginnen mit Cloud-Werkzeugen wie Onshape oder Autodesk Fusion und fügen im Wachstum fortschrittlichere Systeme hinzu. Diese Entwicklung schafft Komplexität in der Datenverwaltung. API-basierte Integrationen und Cloud-Workflows erfordern praktische Prüfungen zu Lizenzen, Zugängen, IT-Richtlinien und Nachverfolgbarkeit: Aspekte, die bestimmen, ob ein Workflow wiederholbar und prüfbar bleibt.

Eine effektive Integration bringt nur dann Vorteile, wenn das Unternehmen bereits gut definierte parametrische Modelle, klare Akzeptanzkriterien und Governance für Daten und Versionen hat. Ohne diese Elemente riskiert die Automatisierung, unkontrollierte Varianten und Verwirrung statt Effizienz zu erzeugen.

Best Practices aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie

Sektoren mit hoher Komplexität wie Luft- und Raumfahrt und Automobil bieten wertvolle Lektionen darüber, wie die Einheitlichkeit des Datenflusses zu steuern ist, wenn Qualität und Sicherheit kritisch sind und Lieferanten unterschiedliche CAD-Systeme verwenden.

GE Appliances, spezialisiert auf Heiz- und Kochprodukte, hat PolyWorks|DataLoop eingeführt, um Hunderte von Teilen pro Produkt zu verwalten und Qualität sowie Produktivität zu steigern. Die Herausforderung bestand darin, Software auf mehreren Messgeräten zu standardisieren, 3D-Metrologiedaten zu aggregieren und sie rechtzeitig an die richtigen Ingenieure zu liefern. Wie Dave Leone, Senior Director of Engineering, sagt: “Alle 3D-Daten der Welt haben keinen Wert, wenn die Ingenieure nicht darauf zugreifen können.”

Die Lösung ermöglicht Echtzeit-Zugriff auf Prüfergebnisse, beschleunigte Entscheidungen, vereinfachte Zusammenarbeit und optimierte Workflows. PolyWorks|DataLoop bietet optimale Zusammenarbeit, Sicherheit und Nachverfolgbarkeit, eliminiert Nacharbeiten und fördert Best Practices zwischen Metrologie-Teams und Lieferanten.

Implementierungs-Roadmap: Von der Assessment-Phase bis zur Governance

Ein operativer Leitfaden zur Bewertung des aktuellen Zustands des Datenflusses, zur Definition messbarer Ziele und zur Etablierung von Governance-Prozessen über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg, ohne auf eine vollständige Infrastrukturüberholung zu warten.

Der erste Schritt ist das Assessment: Identifizieren, welche Teilefamilien vom Additive Manufacturing profitieren (Zeit, Komplexität, Supply Chain, Personalisierung), welche Standards und Dokumente erforderlich sind, welche Lieferanten qualifizierbar sind und wie Nachbestellungen und Revisionen gehandhabt werden können, ohne von vorne beginnen zu müssen.

Pepperl+Fuchs, Hersteller von 50.000 verschiedenen Produkten, hat einen dreijährigen PLM-Weg eingeschlagen und diesen nicht als IT-Projekt, sondern als Transformationsinitiative behandelt, die Menschen, Prozesse, Daten und Systeme integriert. Das Ziel: Nahtlose Datenflüsse etablieren, Grundlagen für kundenorientierte Entwicklung schaffen und produktorientierte Entwicklung ermöglichen, mit effizienter Verwaltung von Varianten und Portfolio.

Die Governance erfordert die Definition von Regeln und die Überwachung des Datenaustauschs, da in realen Supply Chains Daten sensibel und vertraglichen sowie regulatorischen Beschränkungen unterworfen sind. Es reicht nicht, Systeme einfach zu “verbinden”: Es ist eine kontrollierte und prüfbare Orchestration erforderlich.

Abschluss

Die Integration des Digital Thread in die additive Fertigung erfordert zielgerichtete strategische Entscheidungen und angemessene technologische Lösungen, ist heute jedoch durch inkrementelle Ansätze machbar und messbar, die keine tiefgreifenden Infrastrukturveränderungen erfordern.

Der Übergang von “Maschinentechnologie” zu “integriertem Branchenprozess” ist im Gange. Die Lösungen existieren, und reale Fallbeispiele zeigen, dass Multi-CAD-Interoperabilität handhabbar ist, wenn verlässliche Middleware, klare Governance und gemeinsame Standards übernommen werden.

Bewerten Sie den Reifegrad Ihres Datenflusses und planen Sie eine gezielte Maßnahme zur Verbesserung der Interoperabilität, ohne auf eine vollständige Infrastrukturrevision zu warten. Beginnen Sie damit, Engpässe im aktuellen Informationsfluss zu identifizieren und Lösungen auszuwählen, die sich in die bestehende Umgebung integrieren, wobei der Fokus auf Zuverlässigkeit und Nachverfolgbarkeit liegt und nicht auf technologischen Revolutionen.

articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale