Julian Schmidt

• Die Anforderungen an moderne Simulationstechniken hinsichtlich ihrer Komplexität, Datentransparenz und intelligenten Vernetzung sowie einer umfassenden Virtualisierung eines zugrundeliegenden Objektes oder Systems haben innerhalb der letzten Jahre über alle Technologiesektoren hinweg deutlich zugenommen. Der Digitale Zwilling ist ein Konzept, welches diesen gestiegenen Anforderungen gerecht wird und zudem positive wirtschaftliche Aspekte, wie der Einsparung von Material und der damit einhergehenden Kostenreduktion, mit sich bringt. Im Zuge dieser Masterarbeit soll eine möglichst präzise Modellierung und anschließende Anwendungserprobung eines Digitalen Zwillings von einem additiven Wärmetauscher realisiert werden. Dies wird durch eine anfängliche Erläuterung der theoretischen Grundlagen eines Digitalen Zwillings, der Wärmeübertragung und der relevanten Modellierungsansätzen erreicht. Die praktische Umsetzung umfasst die Erstellung des Regelungscodes für die speicherprogrammierbare Steuerung sowie die Modellierung des virtuellen Abbilds des Prüfstands. Das realisierte Modell erfüllt die grundlegenden Anforderungen eines Digitalen Zwillings und kann für Test- und Schulungszwecke sinnvoll eingesetzt werden, zeigt jedoch auch die Grenzen der Machbarkeit auf und bietet Optimierungspotenziale hinsichtlich der Stabilität, Präzision sowie der allgemeinen Funktionstiefe der virtuellen Abbildung. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Komplexität der Modellparameter bei intensiverer Auseinandersetzung mit dem Konzept des Digitalen Zwillings stark zunimmt und für umfassendere Modellansätze ein erheblicher Mehraufwand erforderlich ist.
• The requirements for modern simulation technologies in regard to their complexity, data transparency and intelligent connectivity as well as comprehensive virtualisation of an underlying object or system have increased significantly across all technology sectors in recent years. The digital twin is a concept that fulfils these enhanced requirements and additionally provides positive economic advantages, such as material savings and the associated cost reduction. In the course of this master's thesis, the most precise modelling and subsequent application testing of a digital twin of an additive heat exchanger will be realised. This is achieved through an introductory explanation of the theoretical principles of a digital twin, heat transfer and the relevant modelling approaches. The resulting practical implementations include the creation of the control code for the programmable logic controller and the modelling of the virtual representation of the test bench. The realised model fulfils the basic requirements of a digital twin and can be used effectively for testing and educational purposes, but also shows the limits of feasibility and holds potential for optimization in terms of stability, precision, and the general level of depth of function for the virtual image. The results underline that the complexity of the model parameters increases substantially as the concept of the digital twin is examined in more detail, and that considerable additional effort is required for more in-depth modelling approaches.