Anwendungsbereiche und Anwendungsfälle für digitale Zwillinge

Die Aufgaben in der Luft- und Raumfahrt sind aufgrund ihres Wesens komplex. Endprodukte wie Flugzeuge und Raumfahrzeuge sind in Entwurf und Fertigung äußerste teuer. Deshalb besteht die zwingende Notwendigkeit, Aufgaben auf Anhieb richtig zu lösen und kostspielige Verzögerungen zu vermeiden. Von Entwurf und Entwicklung über die Montage bis hin zur Instandhaltung kann durch digitale Zwillinge die Entscheidungsfindung verbessert werden, da die Teams in Echtzeit-3D Modelle im computer-aided Design (CAD) und sonstige Datensätze visualisieren und mit ihnen interagieren können.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge in der Luft- und Raumfahrt

• Produktentwicklung und Prototyping – 3D-Visualisierung ermöglicht Entwicklungs- und Ingenieursfachkräften sowie anderen Beteiligten eine bessere Zusammenarbeit, bei der Entwicklung- und Fertigungsalternativen komplexer Systeme besser zu beurteilen sind.
• Simulation und Ausbildung – Ansprechende interaktive 3D-Ausbildungserfahrungen, Augmented oder Virtual Reality (AR und VR) sorgen für genauere Vermittlung der Kenntnisse und sicherere Arbeitsplätze.
• Instandhaltung und Betrieb – Das Erstellen von Arbeitsanweisungen in Mixed Reality anhand der Bestandsmodelle bei Entwicklung und Fertigung kann die Arbeiten bei Inspektion, Instandhaltung und Reparatur vereinfachen und optimieren. 
• Vertrieb und Marketing – In virtuellen Ausstellungsräumen und mit 3D-Produktkonfiguratoren kann die Kundschaft die verschiedenen Varianten eines Flugzeugs genauer untersuchen und Kaufentscheidungen sicherer treffen.

Boeing erfindet die Prüfung und Instandhaltung von Flugzeugen neu

Boeing hat mit einem digitalen Zwilling von einem seiner Flugzeuge eine AR-unterstützte Anwendung zur Inspektion von Flugzeugen entwickelt. Mit diesem digitalen Zwilling konnte dieses führende Unternehmen für Luft- und Raumfahrt über 100 000 synthetische Bilder erstellen, an denen die Machine-Learning-Algorithmen der AR-Anwendung besser trainiert werden können.

Zu Beginn eines Projekts erstellen Architekten Entwurfsmaterial. Dazu zählen auch Renderings und Modelle, anhand derer die Kunden den Entwurf beurteilen und genehmigen können. Es gibt jedoch keine gemeinsam mit den Projektbeteiligten genutzte Umgebung, in der Entscheidungen in Echtzeit getroffen werden können. Die Vermittlung der Entwurfsidee über herkömmliche Prüfungen ist ein schwieriger Prozess. Bei statischen 2D- und 3D-Modellen können Details verloren gehen, Renderings sind nicht flexibel genug, und es sind sich nicht immer alle einig. Durch digitale Zwillinge können solche Probleme behoben und kostenintensive Fehler vermieden werden.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge in der Architektur

• Entwurfsprüfung – Architekten und Designers können ihre Entwurfsmodelle für interaktive Entwurfsprüfungen in Echtzeit in eine immersive AR- und VR-Erfahrung verwandeln.
• Entwurfsvisualisierung – Durch mehr Entwurfsoptionen und schnellerer Iteration können Entwurfsprobleme schneller erkannt und behoben werden.
• AR vor Ort – Dank der Überlagerung von maßstabsgerechten 1:1-AR-Modellen auf der Baustelle kann den Projektbeteiligten die Entwurfsidee vermittelt werden.

So veranschaulichen SHoP Architects mit digitalen Zwillingen in Echtzeit-3D Wolkenkratzer, bevor sie gebaut werden

Das preisgekrönte Architekturbüro SHoP Architects und der Konzern für Entwicklung, Bau und Erwerb von Immobilien JDS Development Group treffen anhand von mit Unity entwickelten Echtzeitdaten zusammen mit den einzelnen Projektbeteiligten schneller Entscheidungen. Hier erfahren Sie, wie mit dem digitalen Zwilling des 327 Meter hohen, 93-stöckigen Gebäudes Brooklyn Tower in New York City Zeit und Geld gespart und gleichzeitig der CO₂-Fußabdruck des Bauvorhabens gesenkt wurden.

In der Fahrzeugindustrie werden mit digitalen Zwillingen neue Designkonzepte vor deren Fertigung simuliert und getestet, Produktionsverfahren optimiert und sogar prognostiziert, wie sich ein Fahrzeug unter den verschiedenen Bedingungen verhält. Den größten Nutzen für die Erstausstatter von Fahrzeugen bringen die digital Zwillinge in Form von Zeit- und Geldeinsparungen, da mit ihnen mögliche Problem erkannt und behoben werden können, bevor sie auftreten. Da diese Technologie in der Branche immer beliebter wird, gewinnt sie zunehmend an Bedeutung für den Workflow in den verschiedenen Bereichen des Fahrzeuglebenszyklus – von der Entwicklung über die Fertigung bis hin zum Marketing und Instandhaltung.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge in der Fahrzeugindustrie

• 3D-Fahrzeugdesign und Produktentwicklung – Die 3D-Visualisierung ermöglicht eine globale Zusammenarbeit und vermeidet herkömmliche Verzögerungen, die beim Einsatz von traditioneller 3D-Fahrzeug-Rendering-Software zustande kommen.
• Benutzerschnittstellen (Human-Machine Interfaces – HMI) – Es können interaktive 2D- und 3D-Benutzererfahrungen für die Systeme des In-Vehicle Infotainment (IVI) und digitale Cockpits innerhalb des Fahrzeugs erstellt werden.
• Autonome Fahrsimulation – In einer sicheren virtuellen Umgebung können Szenarien simuliert und die Ergebnisse in Echtzeit visualisiert werden.
• Ausbildung und Anleitung – Die an vorderster Front tätigen Arbeitskräfte können mithilfe von interaktiven, immersiven Erfahrungen ausgebildet werden, die nachweislich die Wissensbewahrung stärken und die Produktivität steigern.
• Vertrieb und Marketing – Aus bestehenden 3D-Daten werden fotorealistische Renderings und interaktive 3D-Konfiguratoren erstellt.

Volvo Cars revolutioniert den Lebenszyklus der Fahrzeugproduktion

Hier erfahren Sie, wie Volvo Cars mit der Technologie der digitalen Zwillinge die Kommunikation und Zusammenarbeit bei der Designentwicklung fördert und unabhängig von physischen Prototypfahrzeugen immersivere und effektivere Kauferfahrungen schafft.

Durch ausufernde Verzögerungen in der Lieferkette, Arbeitskraftmangel und unerschwingliche Materialkosten sind die Hürden für Bauunternehmen derzeit besonders hoch. Schlechte Daten und unangemessene Entscheidungsfindung kann zu teuren Verzögerungen und Nacharbeiten führen. Mit digitalen Zwillingen und AR-Technologie kann die Baubranche ihre Projektdaten optimieren, die Zusammenarbeit rationalisieren und Bauvorhaben von der Entwurfsphase über die Nutzung bis hin zur Instandhaltung besser visualisieren. Durch den Einsatz von AR können wertvolle BIM-Daten vor Ort genutzt werden. Generalunternehmen können so mit nur wenigen Klicks Entwurfsfehler erkennen und den Projektbeteiligten vermitteln, um Probleme schnell zu beheben und Kosten für Nacharbeiten zu umgehen. 

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge im Bauwesen

• Echtzeitvisualisierung von Entwürfen – Dank AR können die Daten aus dem Building Information Modeling (BIM) mit jedem beliebigen Mobilgerät vor Ort überlagert werden, um den Entwurf mit der gebauten Umgebung abzugleichen und Nacharbeiten frühzeitig einzudämmen.
• Optimierte Workflows für virtuellen Entwurf und Ausführung (Virtual Design and Construction – VDC) – Vor Ort erfasste Probleme werden direkt im Modell markiert, um ein Stagnieren der Arbeiten zu vermeiden und eine nahtlose Kommunikation zwischen Büro und Baustelle zu gewährleisten. 
• Immersive Sicherheitsausbildung – Arbeitsrelevante Schulungen und Ausbildungen werden in interaktiven, immersiven Umgebungen in verschiedenen wichtigen Szenarien durchgeführt.
• Verbesserung von Projektabschluss und Instandhaltung – Durch den Erhalt wichtiger Modell- und Projektdaten wird der digitale Zwilling für Nutzung und Instandhaltung auch lange nach Abschluss des Projekts noch verbessert. 

DPR Construction unterstützt die Teams vor Ort mit AR 

Hier erfahren Sie mehr über DPR, einem Generalunternehmen, das zu den Top 10 der Zeitschrift ENR zählt und AR sowie immersive Technologie in den Projektlebenszyklus einbindet. Auf diese Weise kann es durch wertvolle BIM-Daten in Echtzeit vor Ort die Teamleistung verbessern und Nacharbeiten reduzieren.

Versorgungsunternehmen generieren eine Vielzahl von Daten, insbesondere seit die Versorgungsbetriebe zunehmend mit Sensoren für das Internet of Things (IoT), hochauflösenden Kameras mit künstlicher Intelligenz (KI) usw. ausgestattet werden. Digital Technologien wie Echtzeit-3D kann zur Visualisierung solcher Daten herangezogen werden, damit sie anhand von rechtzeitigen Einblicken für besser informierte Entscheidungen rund um Produktion, Instandhaltung, Sicherheit und Optimierung herangezogen werden können.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge in der Energiebranche

• Visualisierung und Zusammenarbeit in der Entwicklung – Anlagen können noch vor ihrem Bau anhand von immersiven Erfahrungen aus BIM-Daten besucht werden.
• Schulung, Ausbildung und Sicherheit – Arbeitsrelevante Schulungen und Ausbildungen werden in interaktiven, immersiven Umgebungen in verschiedenen wichtigen Szenarien durchgeführt.
• Außendienst – Durch AR-gestützte Instandhaltung können Qualität, Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit der Dienstleistungen bei geringerer Fehlerquote erhöht und den Angestellten alle erforderlichen Informationen bereitgestellt werden.
• Betrieb und Instandhaltung vor Ort – Es wird ein genauerer Einblick in die Bemessung, Verwaltung und Leistung von Liegenschaften geboten, während die Standorte per Fernüberwachung in Echtzeit anhand von digitalen Zwillingen der verschiedenen Einrichtungen, Pipelines oder Liegenschaften beobachtet werden können.

Zutari verbessert die Bemessung großer Anlagen für erneuerbare Energien

Hier erfahren Sie, wie Zutari, ein südafrikanisches Ingenieursberatungsunternehmen, mit der Echtzeit-3D-Plattform von Unity große Photovoltaikprojekte automatisiert und die erforderliche Zeit für die Entwicklung der Bemessungsgrundlagen sowie die Kosten verringert.

Dank der Technologie der digitalen Zwillinge können weltweit Bau-, Planungs- und Versorgungsunternehmen die öffentlichen Räume in den Städten besser nachvollziehen und optimieren. Die Verwendung von erweiterten interaktiven Modellen und IoT-Live-Daten ermöglicht den Projektbeteiligten den Verkehrsfluss, Mobilitätsmuster und sogar die Auswirkungen des Klimawandels und der landschaftlichen Veränderungen im Umfeld von wichtigen Infrastrukturen wie Flughäfen, Straßen und Verkehrsknotenpunkten zu simulieren. Von einzelnen Einrichtungen bis hin zu intelligenten Städten – mit digitalen Zwillingen können Eigentümer, Betreiber und Politiker wertvolle Daten in großem Umfang verwalten, um die Infrastruktur besser für künftige Anforderungen auszustatten. 

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge in der Infrastruktur

• Kombination und Visualisierung von wichtigen Datensätzen – Mit digitalen Zwillingen lassen sich geologische, Modell- und Sensordaten zusammenführen, um Räume in Echtzeit zu visualisieren und Entscheidungsträgern die erforderlichen Daten für betriebliche Optimierung und Ressourcenzuweisung bereitzustellen.
• Simulation von Mobilitäts- und Nutzungsmustern – Anhand von digitalen Zwillingen können Planungs- und Entwurfsunternehmen die Art und Weise simulieren, in der sich Menschen, Fahrzeuge und alle sonstigen beweglichen Dinge innerhalb eines Raums oder sogar einer ganzen Stadt bewegen. Daran lassen sich Bewegungen in einer aktualisierten oder veränderten Landschaft modellieren, um grundsätzliche Entscheidungen zur Bemessung und Instandhaltung von Infrastrukturen zu treffen.
• Verbesserung der Nachhaltigkeit – Durch die Kombination von IoT-Sensor- und Energienutzungsdaten mit Modelldaten können Teams besser gegebenenfalls vorhandene Effizienzprobleme nachvollziehen, um Emissionen, Abfälle und Wasserverbrauch zu senken.

Digitale Zwillinge machen Städte intelligenter 

ABI Research zufolge werden bis 2025 über 500 Städte digital Zwillinge einsetzen. Hier erfahren Sie mehr darüber, wie branchenführende Unternehmen weltweit im Rahmen der Smart-City-Bewegung mit Unity digitale Zwillinge von Städten umsetzen.

Der Einsatz von Echtzeit-3D, Extended Reality (XR) und KI-Technologien für Anwendungsbereichen in Bauingenieurwesen, Verteidigung und Staatsschutz nehmen rapide zu. Zusehends werden neue Technologien umgesetzt und stellen hohe Anforderungen an staatliche Behörden und Auftragnehmer, die bei der Entwicklung modernster Entwicklungen stets an vorderster Front bleiben müssen. Durch digitale Zwillinge können beim Bemessen, Entwickeln, Bereitstellen und Unterstützen modernster Anwendungen für Simulation, Ausbildung und sonstige Bereiche Risiken gemindert und der Zeit- und Kostenaufwand gesenkt werden.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge im öffentlichen Sektor

• Modellierung und Simulation von Flug- und Fahrzeugen – Die Durchführung immersiver Prüfungen und Tests an Flug- und Fahrzeugen und ähnlichen Produkten reduziert die Kosten von physischem Prototyping und Testen auf ein Minimum.
• Team-basiertes Situationstraining und Training von Maschinen- und Anlagensteuerungen – Arbeitsrelevante Schulungen und Ausbildungen werden in immersiven 3D- und VR-Erfahrungen durchgeführt. Für alle wichtigen Fähigkeiten werden Einarbeitungszeiten verkürzt und Wissensbewahrung gestärkt.
• Anleitung bei Instandhaltung und Reparatur – Durch XR können Qualität, Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit von Produktion und Dienstleistung erhöht werden und die Benutzer alle erforderlichen Informationen vor Augen haben.

Wiederaufbau des Luftwaffenstützpunkts Tyndall Air Force Base mithilfe eines digitalen Zwillings

Der Wiederaufbau des Luftwaffenstützpunkts Tyndall Air Force Base in Florida nach dem Hurrikan Michael macht deutlich, was für moderne Einrichtungen erforderlich ist und wie schnell der digitale Wandel vollzogen wird. Hier erfahren Sie mehr zum digitalen Zwilling von Tyndall und seinem Einsatz für effizienteres Planen, Bauen, Betreiben und Instandhalten.

Interaktives Luxus-Shopping hat derzeit Rückenwind und ergänzt erstklassige Erfahrungen im Geschäft. Viele Luxusmarken haben sich auf mehrere Jahre hin für die Zukunft des Einzelhandels unter Einsatz von 3D-Marketing-Erfahrungen gerüstet. Die Investition in diesen neuartigen Vertriebsweg werden Kosten gespart und Umsätze gesteigert.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge bei Luxusgütern

• Echtzeit-3D-Produktkonfiguratoren – Durch das Erstellen und Einsetzen höchst interaktiver 3D-Produktkonfiguratoren können die Kunden ihre ideale Kombination ausfindig machen.
• Fotorealistische Marketingabbildungen – Dank der Virtualisierung von Erstellungspipelines für Marketinginhalte werden fotorealistische Waren mit hoher Auflösung in Rekordzeiten maßstabsgerecht erstellt.
• Virtuelle Anprobeerfahrungen – Durch das virtuelle Anprobieren von Produkten wird das Vertrauen der Käufer gestärkt.
• Virtuelle Ausstellungsräume – Mit interaktiven 3D- und VR-Ausstellungsräumen wird den Verbrauchern eine neue Shopping-Erfahrung geboten. 

Globe-Trotter stürmt beim Luxus-Shopping neue Gipfel

Da aus dem herkömmlichen Verkauf von Produkten bereits bekannt war, dass Fotografien oder gerenderte Bilder nicht zur Umwandlung von potenziellen Kunden in kaufende Kunden ausreicht. Deshalb bietet die Luxusmarke für Reisezubehör Globe-Trotter ihren Kunden eine immersivere Erfahrung, die ihr Vertrauen in den Erwerb hochpreisiger, individuell angepasster Reiseartikel ohne deren Anprobe weckt. 

Da neue Aufwärtstrends wie die vierte industrielle Revolution (4IR) zunehmend an Zugkraft gewinnen, treiben die Hersteller digitalen Zwillingen einen Wandel im Produktlebenszyklus voran. Von der schnelleren Markteinführung bei der Produktentwicklung bis hin zur gesteigerten Produktivität der Arbeitskräfte an vorderster Front – viele Hersteller profitieren schon jetzt von ihren Vorteilen. Einer von Unity beauftragten Studie von Forrester Consulting zufolge stellten über 80 % der Unternehmen, die immersive Technologien einsetzen, Verbesserungen hinsichtlich ihrer Möglichkeiten bei der Innovation und Zusammenarbeit in den Arbeitsphasen für Produktion, Fertigung und Betrieb fest.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge in der Fertigung

• Werksbemessung und -auslegung – Durch das räumliche Mapping von Werken können Maschinenbemessungen, Montageabläufe, Interaktionen zwischen Arbeitskräften und vieles mehr optimiert werden. 
• Robotersimulation – Mithilfe von Training der Roboter in simulierten Umgebungen werden erheblich sicherere Systeme aufgebaut. 
• Ausbildung des Bedienpersonals – Die Effizienz des Wissensaustausches lässt sich durch immersive, interaktive Ausbildungsanwendungen erhöhen, die für mehr Sicherheit und geringere Kosten sorgen.
• Überwachung und angeleitete Instandhaltung und Reparatur – Routinearbeiten und zeitaufwendige Verfahren lassen sich mit ferngesteuerten AR-Technologien in nahtlose Verfahren verwandeln.

SAP gestaltet die Zukunft der Arbeit mit Unity

Hier wird gezeigt, wie SAP mit AR, VR und XR als Horizonte der Benutzererfahrung den Betrieb im Außendienst und im Werk neu erfindet.

Durch die Pandemie wurde der Einzelhandel dazu angespornt, digitale Zwillinge für Design, Planung und Betrieb zu verwenden. Dadurch stieg ihre Nutzung exponentiell an. Auch die Bedeutung der Online-Kundenbindung nahm über Nacht zu. Deshalb wandten sich die Einzelhändler dieser Technologie zu, um immersive virtuelle Erfahrungen zu bieten und mit den potenziellen weiterhin den Kontakt pflegen zu können. Die Einzelhändler von Savvy verbesserten ihre Prozesse mithilfe von digitalen Zwillingen, pflegten die Kundenkontakte auf eine neuartige, innige Weise und boten ihnen besonders ansprechende digitale und vor-Ort-Benutzererfahrungen.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für digitale Zwillinge im Einzelhandel

• Design und Planung – Durch das erstellen von virtuellen 3D-Geschäften wird die optimale Erfahrung noch vor der Bauausführung visualisiert und simuliert. Dabei können anhand von Planogrammen und Ladenplanungsanwendungen der Platzbedarf optimiert, die Effizienz verbessert und per Fernverbindung zusammengearbeitet werden.
• Vertrieb und Marketing – Von der Einbindung von 3D-Assets in die E-Commerce-Websites bis hin zur Schaffung virtueller Ausstellungsräume in VR – im Einzelhandel kommen digitale Zwillinge für eine vermehrte Kundenbindung und besserer Kaufentscheidungen zum Einsatz, um Rücksendungen einzudämmen und den ökologischen Fußabdruck des E-Commerce zu mindern.
• Geschäftsbetrieb – Mit digitalen Zwillingen von Produkt-SKUs und Ladengeschäften können eine Vielzahl von Anwendungen entwickelt für einen effizienteren Geschäftsbetrieb werden. Das kann von autonomen Kassen bis hin zu intelligenter Navigation innerhalb des Ladens reichen.

eBay stellt eine KI-gestützte 3D-Anzeigefunktion für einen Turnschuhanbieter vor 

Hier wird erläutert, wie das weltweit führende Handelsunternehmen seine Plattform mithilfe der 3D-Funktion TrueView für Turnschuhe interaktiver gestaltet.