Digital twin generation of a newly designed laser profile cutting machine

This thesis explores the creation and application of a digital twin of a laser cutting machine that has complex metal profile processing. The objective is to come up with a virtual simulation of the machine that can facilitate effective testing, simulation and optimization of the performance of the system prior to the construction of the physical machine. The project will utilize Siemens digital twin technology to prevent and diagnose possible problems in the early phases of the development, which would greatly minimize the risk of severe errors saving time and funds. Further, the thesis examines the application of advanced fiber optic laser cutting technology which is used to cut complex profiles, the challenges associated with the creation of the system PLC, CNC and HMI, safety and collision detection. Embarking on a digital twin project allows comprehension and testing the design and behaviour of the machine, improving the efficiency of the workflow and cutting the time of commissioning. The innovative nature of this work lies in the integration of digital and physical systems, highlighting its potential in industrial automation. The results of this work contribute to the improvement of the overall project and to the functionality of CNC laser cutting systems. This thesis was developed in the framework of an internship in Ficep S.p.A., which is one of the major companies in the sector of the CNC machinery in the metalworking.

Questa tesi analizza la creazione e l’applicazione del gemello digitale di un macchinario per il taglio laser di profili in metallo complessi. L’obiettivo è ottenere una simulazione virtuale del sistema prima di costruire fisicamente il macchinario. Il progetto utilizzerà la tecnologia del gemello digitale di Siemens per prevenire e diagnosticare possibili problemi già nelle prime fasi di sviluppo, il che minimizza il rischio di gravi errori portando al risparmio sia in termini tempistici che economici. Inoltre, questa tesi esamina l’applicazione di una tecnologia avanzata di taglio laser con tecnologia a fibra ottica che viene utilizzata per il taglio di profili complessi, le sfide associate alla creazione del sistema PLC, CNC ed HMI, la gestione della sicurezza e della prevenzione delle collisioni. Intraprendere un progetto su un gemello digitale permette di comprendere e testare il comportamento del macchinario, migliorando l’efficienza del flusso di lavoro e riducendo il tempo necessario per collaudo. La natura innovativa di questo lavoro sta nell’integrazione tra gemello digitale e sistema fisico, sottolineando il suo potenziale nel mondo dell’automazione industriale. Il risultato di questo lavoro contribuisce al miglioramento del progetto nel suo complesso e alla funzionalità di un sistema CNC per il taglio laser. Questa tesi è stata sviluppata grazie ad un tirocinio presso Ficep S.p.A., una delle più importanti aziende al mondo nella produzione di macchinari CNC per la lavorazione del metallo.