Die Lebensdauer eines Relais hängt von verschiedenen Einflüssen ab: Die Größe der geschalteten Last, die Umgebungstemperatur, die Schalthäufigkeit und -dauer – all das kann sich auf die im Lichtbogen anfallende Verlustleistung, die Temperatur der Kontakte oder deren Verschleiß auswirken. In sicherheitskritischen Anwendungen kommen oft spezielle Relais mit zwangsgeführten Kontakten zum Einsatz, um Fehler anzuzeigen. Das tun sie auch mit großer Sicherheit – allerdings erst zum Zeitpunkt des Versagens.

Dass ein Ausfall schon vorher diagnostiziert werden kann, beweist auf der Digital Factory der Simulationsspezialist CADFEM. Im "Haus der Simulation" (Halle 6, Stand K52) demonstriert er live, wie ein Relais und dessen digitaler Zwilling zusammenspielen: Detaillierte FEM-Simulationen für den Magnetkreis, die Temperatur und die Mechanik werden als Verhaltensmodelle im Systemsimulator mit konzentrierten Elementen für die Kinematik und die Schaltung kombiniert. Während des Betriebs des realen Relais werden dort erfasste Sensordaten an eine Cloud-basierte IoT-Plattform gesendet. Diese speist das Simulationsmodell mit den Daten, wertet automatisiert die Ergebnisse aus und stellt die verbleibenden Schaltzyklen dar.

"Der digitale Zwilling ermöglicht es, lebensdauerrelevante Produkteigenschaften zu bewerten, die reale Sensoren kaum messen können", sagt CADFEM. "Anhand der detaillierten Simulationsergebnisse – in diesem Fall Kontakttemperatur und Lichtbogenenergie – lassen sich der reale Verschleißzustand und die verbleibende Lebensdauer individuell bewerten." Laut dem Münchner Unternehmen verspricht der Umstieg von präventiver auf prädiktive Wartung hohe Einsparungen. Zahlen des US-Energieministeriums zufolge lassen sich Ausfallzeiten durch Predictive Maintenance um 70 Prozent verringern, die Kosten um ein Viertel. Zudem fallen bessere Felddaten für die Produktentwicklung und detaillierte Nutzungsinformationen für neue Geschäftsmodelle an.

Auf dem SAP-Stand in Halle 7 (Stand B04) kann der Lebenszyklus einer komplexen technischen Anlage aus Sicht des Herstellers und des Betreibers entdeckt werden. Internet der Dinge, Machine Learning, 3D-Druck und Augmented/Virtual Reality (AR/VR) ermöglichen neue Geschäftsmodelle und -prozesse über die gesamte Servicekette hinweg. Dreh- und Angelpunkt des Showcases ist der digitale Zwilling, der die reale Maschine inklusive Nutzungs- und Anwenderdaten eins zu eins abbildet. Aus den Betriebsdaten lassen sich Rückschlüsse für eine bessere und ausfallsichere Nutzung ziehen. Zudem können Konstrukteure die Produkte zielgerichtet verbessern und Servicetechniker sich ganz auf Ausnahmesituationen fokussieren. Produkte können somit permanent überwacht, vorausschauend gewartet und kontinuierlich verbessert werden. Störfälle und Anomalien werden frühzeitig erkannt und Ersatzteile können über AR einfacher identifiziert und per 3D-Druck hergestellt werden.