Industrie 4.0 Wie Quantencomputing den digitalen Zwilling verbessert

Simulationsmodelle sind sehr rechenintensiv. Ein Forschungsprojekt des Fraunhofer-Insituts IPT will nun Hürden für den industriellen Einsatz von Quantencomputing abbauen.

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat ein Forschungsprojekt gestartet, das sich mit Quantencomputing (QC) und dem digitalen Zwilling beschäftigt. Wie das Institut mitteilt, hat das Forschungsprojekt "Quantum Computing Enhanced Service Ecosystem for Simulation in Manufacturing" (Quasim) das Ziel, Lösungen des Quantencomputings in der Fertigung zu entwickeln und zu erproben.

Konkret möchten die Forscher herausfinden, inwiefern eine QC-Unterstützung die Erstellung eines digitalen Zwillings in der Zerspanung beschleunigen und damit die Ergebnisqualität verbessern kann. Gerade die Hochleistungszerspanung sei eine wichtige Technologie zur Produktion von High-Tech-Komponenten. Die Produktkosten seien allerdings sehr hoch. Grund dafür sind laut dem Institut zeit- und kostenintensive Produktionsabläufe sowie Qualitätsmängel und Ausschuss.

"Quantum-as-a-Service"

Ein digitaler Zwilling könnte in diesem Bereich die Fertigung optimieren, so das IPT. Doch die Erstellung eines vollständigen digitalen Zwillings erfordere den Einsatz anspruchsvoller numerischer Simulationsmodelle und Algorithmen des Machine Learning. Dies sei sehr rechenintensiv und erfordere eine digitale Infrastruktur, die viele Unternehmen nicht haben.

Ein am Fraunhofer IPT entwickeltes Rahmenwerk für den digitalen Zwilling in der Zerspanung namens "dPart" soll in dem Forschungsprojekt eine Schlüsselrolle einnehmen. Um aufwändige Berechnungen zu beschleunigen, werde die dPart-Softwareplattform um eine "Quantum-as-a-Service"-Komponente (QaaS) erweitert. Für kritische Simulationen greife das dPart-Framework auf ein QaaS-Back-End zu, um die Recheneffizienz zu steigern.

Die QaaS-gestützte Software zur Erstellung des digitalen Zwillings werde schließlich in die industrielle Praxis überführt und dort getestet. Anschließend sei ein Transfer der Ergebnisse in Form einer Know-how-Lizenzierung geplant. Die Laufzeit des Projekts beträgt laut Angaben des IPT drei Jahre.

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