Einführung

Der Spiegel der Realität

Die Implementierung von Digitalen Zwillingen (DZ) in der Entwicklung von Satellitenmissionen gewinnt zunehmend an Bedeutung, da sie eine durchgängige Kopplung von virtuellem Modell und physischer Raumfahrtsystem-Instanz über den gesamten Lebenszyklus ermöglicht. Im Mittelpunkt aktueller Forschung steht die Frage, wie etablierte Digital-Twin-Lösungen aus der Produktentwicklung auf die spezifischen Anforderungen der Raumfahrt übertragen werden können. Die Raumfahrt zeichnet sich durch extreme Umweltbedingungen, eingeschränkte physische Zugänglichkeit und hohe Zuverlässigkeitsanforderungen aus. Eine systematische, domänenübergreifende Analyse identifiziert die Potenziale und Grenzen des Wissenstransfers und schafft damit die Grundlage, um Entwicklung, Verifikation und Betrieb von Satelliten durch bewährte Digital-Twin-Methoden effizienter und sicherer zu gestalten. Ziel ist es, die Innovationskraft im Systems Engineering der Raumfahrt nachhaltig zu stärken und neue Impulse für die digitale Transformation zu setzen.

Relevanz des Themas

Permanenter Datenabgleich zwischen Realität und Simulation

Die Einführung von Digitalen Zwillingen für Satellitenmissionen ist mit technischen, methodischen und organisatorischen Herausforderungen verbunden. Dazu zählen die Anpassung an extreme Bedingungen, die Sicherstellung von Zuverlässigkeit, die Integration verteilter Subsysteme, die präzise Anforderungsdefinition, Komplexitätsmanagement sowie hohe Entwicklungskosten und internationale Kooperationen. Viele dieser Herausforderungen wurden in anderen Industrien bereits adressiert und bieten Transferpotenzial, während raumfahrtspezifische Umweltbedingungen weiterhin eigene Lösungen erfordern.

Forschungsschwerpunkte

In diesem Kontext beschäftigen wir uns insbesondere mit folgenden Forschungsschwerpunkten:
- Forschungsziel: Systematische Identifikation raumfahrtspezifischer Herausforderungen und branchenübergreifender Transferpotenziale zur Einführung und wirksamen Nutzung Digitaler Zwillinge über den gesamten Produktlebenszyklus (Systemarchitektur bis Wartung).
- Technische Schwerpunkte: Verbesserung von Interoperabilität, durchgängiger Datenintegration und modellbasierter, interdisziplinärer Zusammenarbeit zur Reduktion von Schnittstellenbrüchen und zur Erhöhung der Entscheidungsqualität entlang Entwicklung, Test, Betrieb und Instandhaltung.
- Organisations- und Kompetenzdimension: Entwicklung von Change-Management-Strategien, Qualifizierungs‑ und Kompetenzaufbauprogrammen sowie Governance-Ansätzen, um Akzeptanz, Rollenklärungen und skalierten Einsatz Digitaler Zwillinge in Raumfahrtorganisationen zu ermöglichen.
- Ökonomie und Nachhaltigkeit: Ableitung tragfähiger, nachhaltiger Geschäfts- und Betriebsmodelle (TCO, Wertschöpfungslogik, Nutzenmetriken) sowie Identifikation von Erfolgsfaktoren und Hemmnissen als Grundlage für Roadmaps zur Adoption Digitaler Zwillinge in der Raumfahrt.

Aktuelle Forschungsergebnisse

Untersuchungen zeigen, dass etwa 70 % der in der Produktentwicklung etablierten Digital-Twin-Lösungen ein hohes bis mittleres Transferpotenzial für die Raumfahrt besitzen. Viele technische und methodische Ansätze, etwa zur Datenintegration, Modellierung und zum organisatorischen Wandel, können mit überschaubarem Aufwand übernommen werden. Die extremen Umweltbedingungen im All bleiben jedoch eine Herausforderung ohne direkte Übertragbarkeit. Die Forschung empfiehlt daher, den Fokus verstärkt auf Design- und Verifikationsphasen zu legen, um die Vorteile bewährter Lösungen zu nutzen. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für zukünftige empirische Validierungen und Pilotprojekte, die den Theorie-Praxis-Transfer weiter vorantreiben sollen.

Kontakt

Büro (Geb. 41/300,2316) Büro (Geb. 41/300,2316)

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