Passagiere eines kürzlich errichteten Wolkenkratzers berichteten über metallische Geräusche und anomale Vibrationen beim Erreichen von 20 Metern pro Sekunde. Nach mehreren erfolglosen Inspektionen deckte ein 3D-Scan mit Leica Infinity die Ursache auf: eine millimetergenaue Abweichung in den Führungsschienen, verursacht durch die differentielle thermische Verformung des Gebäudes. Dieser Defekt erzeugte eine gefährliche Resonanz zwischen der Gebäudestruktur und der Aufzugskabine.
Erstellung des digitalen Zwillings und Resonanzsimulation 🏗️
Das Ingenieurteam erstellte einen digitalen Zwilling des Gebäudes und des Aufzugssystems unter Verwendung von Autodesk Fusion 360 für die detaillierte mechanische Modellierung der Kabine, der Kolben und der Schienen. Die Punktwolkendaten des Leica-Scans wurden direkt in SAP2000 integriert, um die reale Geometrie des Gebäudes, einschließlich der thermischen Krümmung, nachzubilden. Bei der Durchführung der dynamischen Simulation reproduzierte das Modell exakt die gemeldete Vibrationsfrequenz. Es wurde festgestellt, dass die differentielle Ausdehnung der Sonnenseite des Gebäudes eine strukturelle Welle erzeugte, die die Eigenfrequenz des Hydraulikkolben anregte und so das Geräusch und die Erschütterung verstärkte.
Virtuelle Validierung der Lösung ohne physische Risiken 🛠️
Der Vorteil des digitalen Zwillings lag darin, Lösungen testen zu können, ohne in das reale Gebäude eingreifen zu müssen. Zwei Ansätze wurden simuliert: die Installation von Schwingungstilgern im Kabinenrahmen und die Mikrobearbeitung der Schienen, um die thermische Abweichung auszugleichen. Die Simulation in SAP2000 zeigte, dass die Kombination beider Methoden die Vibrationsamplitude um 87% reduzierte. Die endgültige Lösung wurde im realen Aufzug implementiert, wodurch das Geräusch und die Unannehmlichkeiten beseitigt wurden und somit die Vorhersagekraft des digitalen Zwillings in der Technik kritischer Systeme bestätigt wurde.
Wie gelang es dem digitalen Zwilling, die tödlichen Vibrationen im Aufzug des Wolkenkratzers zu identifizieren und zu korrigieren, bevor sie einen katastrophalen Ausfall verursachten?
(PS: Mein digitaler Zwilling ist gerade in einer Besprechung, während ich hier modelle. Also bin ich technisch gesehen an zwei Orten gleichzeitig.)