KI in der Produktentwicklung Wie nachhaltiges Engineering gelingt

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Künstliche Intelligenz erweist sich in der Industrie als echter Helfer. Ihr Potenzial hat auch das Kölner Kunststoffunternehmen Igus erkannt. Der Motion-Plastics-Spezialist hat jetzt mithilfe von KI in der Produktentwicklung eine einzigartige App für die Produktsuche entwickelt. Einfach ein Foto von der Anwendung samt Umfeld machen, und die IgusGO-Intelligenz zeigt dem Nutzer, welche Produkte dabei helfen können, Bauteile kostengünstig und so langlebig und wartungsfrei wie möglich zu konstruieren.

Viele Entwicklungsingenieure bekommen den Fachkräftemangel und den gleichzeitig gestiegenen Kostenspardruck bereits heute zu spüren. Nicht nur, weil oft viel Arbeit auf wenigen Schultern lastet. Sondern auch, weil die Umweltanforderungen bei Neu- und Weiterentwicklungen von Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen steigen. Gefordert ist ein sparsamer Umgang mit Energie und Ressourcen, getrieben etwa durch das EU-Klima­schutzpaket „Fit for 55“, welches vorsieht, die Netto-Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens 55 Prozent zu reduzieren. Zulieferer antworten auf diesen Trend. 

So bietet der Kunststoffspezialist Igus aus Köln zum Beispiel Gleitlager für die Industrie an, die bis zu 94 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, und stattet Produkte wie Gleitlager und Energieketten mit smarten Sensoren aus. Der Vorteil in puncto Nachhaltigkeit: Anwender sehen auf einem Dashboard, wie weit der Verschleiß des Produkts vorangeschritten ist. So können sie die volle Lebensdauer ausschöpfen – dies ist keine Selbstverständlichkeit. Häufig erfolgt ein Austausch aus Sicherheitsgründen beziehungsweise durch festgesetzte Wartungsintervalle zu früh und verschlechtert somit die Öko­bilanz des Produkts, etwa einer Verpackungs­maschine in der Lebensmittelindustrie, in der oft hunderte Lager arbeiten.

IgusGO-App bringt Kunden und nachhaltige Produkte zusammen

Das Angebot an nachhaltigen Bauteilen für Maschinen und Anlagen wächst. Bleibt die Frage: Wie sollen Ingenieure, die ohnehin schon unter Zeitdruck stehen, auf die neuartigen Komponenten aufmerksam werden? Schließlich bestehen Maschinen und Anlagen schnell aus vielen tausend Komponenten. Auch hier antwortet Igus mit künstlicher ­Intelligenz (KI). Auf der Hannover Messe 2023 hat das Kölner Unternehmen die cloud­basierte App namens IgusGO vorgestellt. Sie zeigt dank KI in nur wenigen Sekunden, wie Anwender ihre Maschine ganz einfach mit Igus-Produkten verbessern und dabei sogar Kosten sparen können. 

Ingenieure verlieren nicht länger Zeit, indem sie Kataloge wälzen und Informationen zu ihren Anwendungen mit Vertriebsmitarbeitern per E-Mail oder Telefon austauschen. Sie zücken einfach ihr Smartphone und machen ein Foto ihrer Anwendung. Beispielsweise macht ein Entwicklungsingenieur ein Bild der Kinematik an der Achsverstellung eines Mähtraktors. Auch die Nutzung per Sprach- oder Text­eingabe ist möglich. Die App identifiziert die Anwendung und macht Vorschläge, an welchen Stellen schmierfreie Produkte von Igus die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit der Anwendung verbessern könnten.

Durch KI in der Produktentwicklung direkt zum Online-Shop

IgusGO zeigt zudem Referenzen vergleich­barer Anwendungen und leitet Anwender für eine schnelle Bestellung direkt zum Online-Shop weiter. „Das Feedback unserer Kunden zeigt, dass die Menschen von unserem ­Gamification-Ansatz begeistert sind. Sie ­haben Spaß daran, mit einer künstlichen ­Intelligenz als Assistent unsere Produktwelt zu erkunden“, betont Kai Finke, ­Senior ­Manager Online Tools and Plattformen bei Igus. Durch kontinuierliches Machine Learning wird die künstliche Intelligenz von IgusGO in Zukunft immer mehr Objekte identifizieren können – weit mehr als die bisher über 700 Anwendungsfälle. Die KI basiert auf den Daten von Millionen Anwendungen von Igus-Produkten der letzten Jahrzehnte. 

Darüber hinaus stellt sie Funktionen zur Verfügung, um die Lebensdauer im jeweiligen Kundenszenario zu berechnen – auf Basis von hunderttausenden Testwerten aus dem hauseigenen Labor, das der Motion-Plastics-Spezialist als das größte seiner Art weltweit bezeichnet. Ergänzend können Kunden ihre Anfrage auch direkt an den integrierten KI-Chat stellen und bekommen garantiert eine Antwort. „Es ist beeindruckend, welche Rolle die KI jetzt schon spielt”, sagt Lars Butenschön, ­Geschäftsbereichsleiter Gleitlagertechnik bei Igus. „Auf einmal können wir die Erfahrung aus hunderttausenden Anwendungen, die über Jahrzehnte mit wartungsfreien Produkten von Igus verbessert wurden, in einem einfach zu nutzenden Werkzeug bündeln.” 

Ganz neu ist auch die Berechnung der Schmierstoff-Ersparnis in der IgusGo-App, die zum Beispiel bei der Auswahl eines Gleitlagers oder Zahnrads mitgeliefert wird. Ebenfalls neu ist der KI-Service „Next Best Catalogue Part”. Lädt der Kunde ein von ihm konstruiertes Gleitlager, das zum Beispiel in einem Fahrrad schmierfrei verbaut werden soll, als CAD-Datei hoch, zeigt die KI automatisch auch das Katalogteil an, das dem Sonderteil am nächsten kommt. Durch den Einsatz des Katalogteils spart der Kunde nicht nur Kosten, sondern profitiert auch von schnellen Lieferzeiten. KI kommt mittlerweile auch zum Einsatz, um Ersatzteile zu identifizieren. Fotografieren Kunden eine Igus-Energiekette, können Sie direkt im Onlin­eshop passenden Ersatz bestellen.

Engineering in der virtuellen Realität – ohne CO2-intensive Anreisen

Die künstliche Intelligenz ist eine weitere Station einer Digitalisierungsreise, die Igus bereits vor vielen Jahren angetreten ist. Mit den inzwischen über 40 Online-Tools können Ingenieure Produkte wie Energieketten eigenständig nach ihren Vorstellungen konfigurieren – ohne vorher mit Vertriebsmitarbeitern Informationen austauschen zu müssen. „Die Tools sparen nicht nur wertvolle Arbeitszeit. Sie sind auch direkt an das hauseigene Testlabor angeschlossen. So stehen Daten aus Milliarden Testzyklen zur Verfügung, auf deren Basis Nutzer sogar die Lebensdauer der Produkte mit nur wenigen Klicks berechnen können. 

Um die Nachhaltigkeit des Engineerings weiter zu stärken, geht das Kölner Kunststoffunternehmen noch einen Schritt weiter und hat ein eigenes Metaversum entwickelt: das Iguverse. Maschinen, Anlagen und Fahrzeuge lassen sich dank virtueller Realität (VR) aus der Wirklichkeit als digitale 3D-Zwillinge nachbauen. Mit VR-Brillen auf der Nase tauchten Messebesucher in das digitale Paralleluniversum ein, bestiegen als Avatare wie in einem Computerspiel einen Minivan oder einen schwindelerregend hohen Bohrturm. Sie erlebten hautnah, wo und wie Energieketten, Gleitlager oder andere Produkte von Igus zum Einsatz kommen. Ein eindrucksvolles Erlebnis, das zukünftig technische Verkaufsberater dabei unterstützen wird, komplexe Produkte anschaulich zu erklären. Doch beim Präsentieren allein bleibt es nicht. 

Vision: Offene B2B-Plattform für mehr KI in der Produktentwicklung

Die Vision von Igus ist es, das Iguverse zu einer offenen B2B-Plattform auszubauen. Menschen aus aller Welt können im digitalen Raum kollaborativ zusammenarbeiten und anhand von 3D-Modellen ganze Engineering-Projekte durchführen – ohne CO2- und zeitintensive Anreisen. Projekte werden dank VR vom ersten Tag an anschaulicher und greifbarer. Erste Kunden sind schon im Iguverse und profitieren von den Vorteilen der virtuellen Realität. „IgusGO, Online-Tools und Iguverse: Wir sind davon überzeugt, dass die Digitalisierung mit Trend-Technologien wie künstlicher Intelligenz und Machine Learning Unternehmen dabei unterstützt, mit dem Druck aufgrund steigender Nachhaltigkeitsanforderungen und dem Fachkräftemangel umzugehen“, so Kai Finke abschließend. „Daher werden wir auch in Zukunft viel Kapazitäten in Forschung und Entwicklung investieren.“

Der Autor Tobias Vogel ist Geschäftsführer Gleitlager und Lineartechnik bei Igus.