Die Legende besagt, dass Clessie Cummins, der Gründer des Unternehmens, bereits mit 11 Jahren seine erste eigene Dampfmaschine baute. Seit über 100 Jahren ist Cummins nun im Geschäft. Das Unternehmen stellt Diesel- und Gasmotoren, Stromgeneratoren und ähnliche Produkte her. Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit sind der wichtigste Design-Grundsatz – ohne Kompromisse bei Produktqualität oder Kosten. Erfahren Sie, wie ein führendes Unternehmen im Bereich Energielösungen seine stolze Geschichte der Innovation mit nachhaltigeren Produkten und Abläufen fortsetzt.
Cummins als Innovateur
Das milliardenschwere Unternehmen Cummins ist der weltgrößte unabhängige Entwickler und Hersteller von Diesel- und Gasmotoren und ein führender Anbieter von Elektrifizierungssystemen wie Brennstoffzellen und Akkusystemen. Als hoch angesehenes Unternehmen rangiert Cummins in den obersten 6% der Liste „America's Most Responsible Companies“ (verantwortungsbewussteste Unternehmen Amerikas) von Newsweek und war 14 Jahre in Folge in der Liste „World’s Most Ethical Companies“ (ethischste Unternehmen der Welt) von Ethisphere vertreten. Als Energieproduzent hat Cummins schon vor langer Zeit die Devise ausgegeben, seine Umweltauswirkungen zu reduzieren.
Im Kampf gegen die globale Klimakrise gilt: mit weniger Ressourcen mehr schaffen
Als internationaler Vorreiter für soziale und ökologische Verantwortung setzt sich Cummins dafür ein, einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Welt und mehr Wohlstand zu leisten. Darum rief Cummins mit PLANET 2050 eine neue Strategie für ökologische Nachhaltigkeit ins Leben, die Ziele für das gesamte Unternehmen für das Jahr 2030 sowie langfristige Bestrebungen bis ins Jahr 2050 definiert. Bis 2030 will Cummins mehrere Meilensteine erreichen. Beispielsweise plant das Unternehmen, seine absoluten Treibhausgasemissionen von Anlagen und Betrieb um 50%; zu reduzieren, einen zirkulären Lebenszyklusplan für jedes Teil zu definieren, um weniger Ressourcen zu verbrauchen, sie besser zu nutzen und sie wiederzuverwenden, und das Abfallaufkommen in Anlagen und Betrieb um 25% vom Umsatz zu reduzieren.
Die Nachhaltigkeitsziele von Cummins sind ambitioniert, insbesondere angesichts der Tatsache, dass Cummins jedes Jahr über eine Million Motorprodukte produziert. Ein derart hohes Produktions-Output erfordert große Mengen an Material und natürlichen Ressourcen. Zudem müssen immer strengere Umweltvorschriften eingehalten werden. Cummins begann, die Nachhaltigkeit seines Konstruktionsprozesses auf den Prüfstand zu stellen. Etwa 70% des CO2-Fußabdrucks im Lebenszyklus eines Produkts werden während der Konstruktion festgelegt. Wenn Cummins also die Umweltauswirkungen eines Produkts minimieren möchte, muss dies in der Konstruktionsphase geschehen. Da Cummins im Rahmen von PLANET 2050 an allen Fronten auf Optimierung setzt, lassen sich durch den gezielten Fokus auf die Konstruktionsphase Vorteile von Kostensenkungen bis hin zu ökologischen Verbesserungen erzielen.
Die richtigen Konstruktions-Tools können zwar keine Innovation garantieren, aber sie können sie begünstigen. Darum verwendet Cummins Creo, ein führendes 3D-CAD-Tool (Computer-Aided Design), dem Konstrukteure und Ingenieure in aller Welt vertrauen.
Cummins wendet simulationsgesteuertes Design an, um Ressourcen mit den generativen Fähigkeiten von Creo zu optimieren
Cummins weiß, dass in der Welt der Energielösungen eine schnelle Markteinführung und die Optimierung der ökologischen Nachhaltigkeit in Betrieb, Fertigung und Service oft auf solide Entwicklungsverfahren zurückzuführen sind. Nachdem die Konstruktionsingenieure die technischen und operativen Anforderungen für die Aufgabe beschrieben haben, steht in Creo eine Suite von Konstruktions- und Simulations-Tools für die Entwicklung des Konzeptentwurfs zur Verfügung. Bei diesem Prozess können die Konstruktionsingenieure ihre Entwurfskonzepte effizienter entwickeln und iterieren, ohne das übliche Hin und Her zwischen Konstrukteuren und Analytikern. Somit können diese wichtigen Ressourcen viel effektiver eingesetzt werden. Außerdem können sie mehr Möglichkeiten ausloten, was früher aufgrund des Termindrucks nicht möglich gewesen wäre.
Mit Creo Generative Topology Optimization, Creo Simulate und Creo Simulation Live (CSL) entwirft und testet Cummins digitale Prototypen, um zu verstehen, wie sie sich in einem Motorsystem in der Praxis verhalten würden. Creo Simulation Live liefert Echtzeit-Feedback zu Konstruktionsentscheidungen, sodass Konstrukteuren eine schnellere Iteration möglich ist und sie mehr Optionen ausloten können. Dadurch sparen sie enorm viel Zeit. Jede Änderung wird im Standard-Workflow innerhalb von Sekunden analysiert, ohne die CAD-Umgebung zu verlassen. Das erhöht die Effizienz.
Diese Vorgehensweise bietet für Cummins eine Reihe von Vorteilen. Mit generativem Design und CSL gelingen auf Anhieb funktional korrekte Entwürfe, ohne wiederholte Analysen, um sicherzustellen, dass die Komponente die erforderlichen Grenzen einhält. Indem Simulationen früher im Konstruktionsprozess eingesetzt werden, lassen sich Kosten senken, bessere Produkte entwickeln und die Markteinführung beschleunigen. Dadurch wird sichergestellt, dass alle für die Herstellung notwendigen Werkzeuge auf Anhieb korrekt sind, da grundlegende Szenarien getestet, schnelle Iterationen erzeugt und Modelle bis zu einem Punkt entwickelt werden, an dem das Know-how von Analytikern für Probleme genutzt wird, für die es sich lohnt.
Die Analytiker müssen bei dieser Vorgehensweise lediglich die Ergebnisse validieren und können ihre ganze Aufmerksamkeit komplexeren Analyseaufgaben widmen. „Häufiges Hin und Her zwischen Konstrukteuren und Analytikern ist die reinste Ressourcenverschwendung“, erklärt David Genter, Director of Design Engineering bei Cummins. „Es stiehlt den Analytikern viel Zeit, die sie für komplexere Analysen nutzen sollten, auf die sie eigentlich spezialisiert sind. Je mehr wir Analytiker für Routineaufgaben einsetzen, die eigentlich in der technischen Entwicklung erledigt werden sollten, desto weniger Zeit haben sie für die Tätigkeiten, die nur sie allein durchführen können.“
Mit einer vollständigen Suite von Analysewerkzeugen, die in Creo eingebettet sind, kann der Konstrukteur einen Großteil der erforderlichen anfänglichen Analyse durchführen, insbesondere auf der iterativen Seite, ohne viel Schulung, da die Werkzeuge viel intuitiver zu verwenden sind als viele der reinen Analysetools.
Cummins investiert auch in die additive -Fertigung, um die Anzahl der Teile zu reduzieren und Merkmale zu entwerfen, die mit herkömmlichen Mitteln nicht herstellbar sind. Angesichts der Tatsache, dass 3D-gedruckte Metallteile im Allgemeinen teurer sind als solche , die mit herkömmlichen Herstellungsverfahren hergestellt werden, legt Cummins seinen ersten Fokus auf die Verwendung spezieller CO2-intensiver Materialien wie und Inconel. Mit der Verwendung dieser Materialien besteht der natürliche nächste Schritt darin, in additive Fertigung zu investieren, da die kombinierten Effizienzen den Ausschlag für eine bessere Leistung und noch mehr Einsparungen geben könnten.
Ein Plus: Bei der additiven Fertigung müssen sie sich weniger Gedanken über Schrägenwinkel, Maschinenkonfigurationen und andere traditionelle Fertigungsrandbedingungen machen. Mithilfe von generativem Design und CSL können sie mit organischen Formen ebenso wie mit alternativen Materialien experimentieren, die in der traditionellen Fertigung unüblich sind. „Bei der additiven Fertigung genießen Sie viel mehr konstruktive Freiheit. Dadurch sind viele organische Entwürfe aus Creo Generative Topology Optimization für die Fertigung geeignet, ohne große funktionale Kompromisse eingehen zu müssen“, so Genter.
PTC LEARN bietet Creo Zertifizierung für Konstrukteure von Cummins an
LEARN Online ist ein abonnementbasiertes Online-Schulungsprogramm mit Kursleitern der PTC University, das den Anwendern einen umfangreichen Katalog von Kursen zur Verfügung stellt, mit denen sie zu Power-Usern von PTC Technologie werden. Die Zertifizierungsprogramme decken sowohl die Grundlagen als auch anspruchsvolle Profikenntnisse und Qualifikationen für verschiedene Produkte ab. Creo Anwender können damit besser Modellieren lernen und Creo basierte Simulationsmodule wie Creo Generative Topology Optimization intensiver einsetzen. Über LEARN Online bietet PTC eine objektive Methode zur Beurteilung der Fähigkeiten mit den Modellierungs- und sonstigen Funktionen in Creo. Im Rahmen seiner unternehmensweiten Ziele, in Mitarbeiterschulungen zu investieren, Tools und Ressourcen effizienter einzusetzen und immer strengere Umweltstandards zu übertreffen, ermutigt Cummins seine Konstrukteure, die anspruchsvolleren Funktionen von Creo über die erworbenen LEARN Online Lizenzen kennenzulernen.
Cummins nutzt LEARN Online nicht nur zur Weiterqualifizierung einzelner Konstrukteure, sondern auch zur Aufklärung der über 4.000 Anwender im Unternehmen über die umfangreichen Funktionen von Creo. „Es gelingt uns, die Menschen auf die in Creo verfügbaren Funktionen aufmerksam zu machen. Die meisten dieser Funktionen waren schon immer vorhanden. Die Menschen hatten jedoch keinen Anreiz, sich mit ihnen zu beschäftigen. Doch nun, da wir ihnen über LEARN Online die verschiedenen Creo Module nahebringen, schätzen die Anwender die Möglichkeit, mehr von den Funktionen für die technische Konstruktion zu nutzen. Gleichzeitig können sie damit ihre Qualifikationen präsentieren und erhalten dafür die entsprechende Anerkennung“, erklärt Genter.
David Genter,
Director of Design Engineering bei Cummins
Cummins arbeitet derzeit mit PTC an der Implementierung des branchenweit ersten Designer -Simulationszertifizierungsprogramms. Dieses Programm wurde 2021 erfolgreich durch das Professional Certification-Programm pilotiert und verfeinert, um ein spezifisches Programm anzubieten, das sich auf Simulationsmodule wie Creo Simulation Live, Creo Simulate, Generative Design, und Creo Flow Analysis konzentriert. Mit diesem Programm wird Cummins in der Lage sein, ein Niveau von Modellierungs- und Simulationserwartungen objektiv an einen bestimmten Punkt in der Karriere eines Konstrukteurs zu binden.
Ein weiterer Vorteil der Designer Simulation Certification Initiative ist, dass generatives Design nach Best Practices abläuft. Es zeigt, wo Strukturen und Konturen platziert werden sollten, um Lasten und Verlauf optimal zu berücksichtigen. Es dauert, bis Konstruktionsingenieure diese Vorgehensweise verinnerlicht haben. Beim generativen Design läuft der Prozess intuitiver und schneller ab – vor allem für junge Ingenieure. So können sie ihre Entwurfskonzepte auf Anhieb korrekt entwickeln. Dies und die Vermeidung des Hin und Hers mit Analytikern verkürzt den Konstruktionsprozess insgesamt, dessen Ergebnis materialoptimierte Produkte sind.
Allein durch die Verwendung des Tools trainieren sie ihre Intuition und lernen erheblich schneller, funktionsfähige Konzepte zu entwickeln. Dadurch werden sie als Konstrukteure immer wertvoller. Dank LEARN Online verfügen die Konstruktionsingenieure von Cummins über ein praktisches Mittel, um ihre Modellierungs- und Analysefähigkeiten zu verbessern und zu beurteilen.
„Ich sage den Leuten, dass man als Modellierer niemals zu gut sein kann“, so Genter. „Als erfahrener Modellierungsexperte sind Sie schneller, verbessern den Reifegrad Ihrer Konzeptentwürfe und nutzen kontinuierlich mehr von Ihren Fähigkeiten als Ingenieur. Und wir wissen: Je besser die Menschen die Modellierung beherrschen, umso eher werden sie auch andere Module von Creo ausprobieren. LEARN Online gibt ihnen das nötige Selbstvertrauen.“
Creo hilft Cummins, seine Rolle als Fürsprecher des Planeten zu stärken
Da nachhaltige Produkte und Verfahren für das Unternehmen höchste Priorität haben, liefert Creo für das Entwicklungsprogramm von Cummins einen erheblichen Mehrwert. Cummins hat erkannt, dass allein die Anwendung von generativem Design auf ein konventionell konstruiertes Teil bereits dazu beiträgt, den Materialbedarf um 10 bis 15 Prozent zu reduzieren. Diese Vorgehensweise reduziert die Umweltbelastung, aber auch Kosten und Gewicht für jede Komponente.
Cummins geht mit der Implementierung eines zirkulären Lebenszyklusplans für jedes Teil einen wichtigen Schritt, um seine Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Die Optimierung einer Komponente zur Minimierung des Materialverbrauchs ist inzwischen eine Grundanforderung an jeden Entwurf und formell in den Corporate Design Review Standards verankert, um die Ziele von PLANET 2050 zu erreichen.
Im Rahmen des zirkulären Lebenszyklusplans für jedes Teil liefert Cummins eine schriftliche Dokumentation darüber, dass die optimale Materialspezifikation und der beste Prozess gewählt wurden, dass Verfahren zur Materialoptimierung wie generatives Design angewendet wurden und dass ein Recycling-, Wiederaufarbeitungs- und Wiederverwendungsplan für jede neu entworfene Komponente ausgearbeitet wurde.
Diese Vorgehensweise unterstreicht die Nachhaltigkeitsverpflichtung des Unternehmens. „Wir nehmen den Material- und Wasserverbrauch für unsere Entwürfe und deren Herstellung äußerst ernst. Angesichts der Tatsache, dass der größte Teil des CO2-Fußabdrucks in der Konstruktionsphase eines Produkts bestimmt wird, geht das Schiff schon sehr früh im gesamten Konstruktions- und Entwicklungsprozess unter, wenn Sie kein generatives Design verwenden oder ein suboptimales Material wählen, das nicht recycelt, wiederverwendet oder wiederaufbereitet werden kann", erklärt Genter.
David Genter,
Director of Design Engineering bei Cummins
Letztendlich ist die Erwartung, ein Mitarbeiter von Cummins zu sein, ein Verwalter des Planeten zu sein. Wenn es um Innovation für Nachhaltigkeit geht, nutzt Cummins Technologie auf eine Weise, die die Power- -Lösungsbranche weiter vorantreiben und das Spiel für zukünftige Generationen verändern wird. „Wir haben die Technologie, um etwas zu bewirken – und wir tun es einfach, weil es das Richtige ist“, sagt Genter.