Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Nachhaltigkeitsleistung bietet der grüne digitale Zwilling. Dabei handelt es sich um ein digitales Abbild der betrachteten Realität, mit dessen Hilfe umfassende Simulationen durchgeführt werden können. Die betrachtete Realität kann dabei entweder ein Prozess oder ein Produkt sein. Durch die Simulation von Prozess oder Produkt können sowohl ökonomische als auch ökologische Parameter analysiert und somit die Nachhaltigkeitsleistung im Werkzeugbau gesteigert werden.
In der Industrie findet derzeit ein Paradigmenwechsel statt – neben der finanziellen Perspektive werden aufgrund veränderter Ansprüche der Interessensgruppen zunehmend ökologische und soziale Aspekte in die Bewertung von Unternehmen einbezogen. Für Werkzeugbaubetriebe bedeutet dies, dass sich das Thema Nachhaltigkeit zu einem wettbewerbsdifferenzierenden Faktor entwickelt. Die Gestaltung einer nachhaltigen Wertschöpfung bedeutet für Unternehmen jedoch zunächst einen Mehraufwand. Eine Möglichkeit, das Verhältnis von Aufwand und Nutzen zu optimieren, bieten Industrie 4.0-Ansätze. Die Potenziale von Industrie 4.0 liegen in der Vielfalt der verfügbaren Daten und der Möglichkeit, diese systematisch zu erfassen, zu speichern, auszuwerten und zu nutzen. Die Generierung von Daten in einem digitalen Zwilling erfolgt sowohl während des industriellen Produktionsprozesses von Gütern als auch während deren Nutzung beim Kunden. Der digitale Zwilling verfolgt das Ziel, die Daten unabhängig von ihrem Entstehungsort zusammenzuführen und zu vernetzen, um ein digitales Abbild des Produktionsprozesses oder des hergestellten Produktes zu erzeugen. Aus den im Herstellungsprozess und während der Nutzung anfallenden Daten können wichtige Erkenntnisse zur Verbesserung des Produktionsprozesses und des Produktes sowohl in ökonomischer als auch in ökologischer Hinsicht gewonnen werden.
Auf der Prozessseite ermöglicht der digitale Zwilling beispielsweise die Simulation des gesamten Werkzeugherstellungsprozesses. Dadurch müssen Werkzeugbaubetriebe die Prozesse nicht im laufenden Betrieb ändern, sondern können die Schritte zunächst in einer digitalen Welt testen. Zur Verknüpfung der physischen mit der digitalen Welt und zur Beherrschung und Zuordnung der bei der Werkzeugherstellung anfallenden Daten ist ein hinreichend genaues digitales Abbild der Produktionsprozesse erforderlich.
Eine zentrale Herausforderung ist die Speicherung der Datenmengen. Ein Ansatz ist, die Daten von den Anwendungsfällen abhängig zu machen. Statt einer riesigen Datenmenge, von der vielleicht nur ein Bruchteil für den Anwendungsfall relevant ist, stehen dann nur die Daten zur Verfügung, die beispielsweise für das Monitoring des Energieverbrauchs benötigt werden. Der digitale grüne Zwilling kann somit Unternehmen dabei unterstützen, Ressourcen einzusparen, indem er beispielsweise den Verbrauch von Maschinen und Anlagen überwacht. Darüber hinaus bietet der digitale grüne Zwilling auch die Möglichkeit, den Verschleiß von Werkzeugmaschinen frühzeitig zu erkennen, um Maschinenschäden vorzubeugen und Kosten und Ressourcen für eine Neuanschaffung zu vermeiden.
Auf der Produktseite bieten sich für Unternehmen Potenziale, mit Hilfe eines grünen digitalen Zwillings die Umweltwirkungen ihrer Produkte bereits in der Entwicklungsphase transparent zu machen. Dazu kann die Produktnutzung bereits in der Entstehungsphase simuliert und analysiert werden. So kann bereits frühzeitig im Entstehungsprozess aktiv Einfluss auf die Umweltauswirkungen des Produktes genommen werden. Werkzeugbaubetriebe haben durch den Einsatz eines digitalen grünen Zwillings die Möglichkeit, die Lebensdauer des Werkzeugs und die durch die Werkzeugnutzung entstehenden Energieverbräuche zu simulieren und durch entsprechende Maßnahmen zu optimieren.
Darüber hinaus bieten die gesammelten Daten die Möglichkeit, das Werkzeug am Ende seines Lebenszyklus gezielt aufzubereiten und in einen neuen Lebenszyklus zu überführen. Eine große Herausforderung besteht darin, an die Daten des physischen Zwillings zu gelangen, die entlang des Werkzeuglebenszyklus in unterschiedlichen Datenquellen vorliegen. Daher ist ein einheitliches Verständnis der Datenerfassung und -analyse entlang des gesamten Werkzeuglebenszyklus erforderlich. Durch klar definierte Daten(quellen) und einheitliche Modelle kann die Kommunikation zwischen den verschiedenen Entitäten entlang der Wertschöpfungskette optimiert werden.
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