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Diese Studie validiert einen recheneffizienten digitalen Zwilling für Schwerlast-Planetengetriebe durch direkten Vergleich von Simulationsergebnissen mit experimentellen Prüfstandsdaten. Der in MATLAB/Simulink/Simscape entwickelte Zwilling modelliert die dynamischen Interaktionen der Getriebekomponenten und integriert Fehlermodelle für Zahnradverschleiß und Lagerschäden. Mittels FFT-Analyse werden simulierte Schwingungsdaten mit realen Messdaten verglichen, wobei der Fokus auf charakteristischen Frequenzen wie der Zahneingriffsfrequenz (GMF) unter verschiedenen Fehlerzuständen liegt. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Korrelation zwischen simulierten und realen Schwingungsspektren, was die Genauigkeit des Modells bestätigt. Mit einer bis zu 10-fach höheren Berechnungsgeschwindigkeit im Vergleich zu FEM-Simulationen erweist sich der validierte digitale Zwilling als leistungsfähiges Werkzeug für Echtzeit-Zustands-überwachung und vorausschauende Wartung.

Komplexe Systeme können so modelliert werden, dass sie sowohl effiziente Simulation als auch Codegenerierung für Algorithmen auf einer Zielhardware ermöglichen. Als komplexes System wird hier die Kombination aus einem physikalischen Teil, einem FPGA, einer CPU und eines Host-PCs angenommen. Typischerweise geht eine effiziente Simulation mit der Vereinfachung der physikalischen Realität einher, wobei reale Effekte angenähert werden, was zu einem Genauigkeitsverlust führt. Es ist daher notwendig, dass in einer Gesamtsystemsimulation für jedes Teilmodell passende Modellierungsverfahren und Solver ausgewählt werden. Da sich die Verfahren und Datenraten zum Teil erheblich unterscheiden, kommt den Schnittstellen zwischen den Teilmodellen eine besondere Bedeutung zu. Eine hocheffiziente Modellierung wird am Beispiel eines geregelten Servoantriebs gezeigt und führt zu einer um Größenordnungen schnelleren Simulation. Das Beispiel dient als Prototyp eines komplexen Systems und wird in der finalen Ausarbeitung auf allgemeine mechatronische Systeme ausgeweitet.