Warum die Luftfahrt auf digitale Zwillinge setzt

Warum ist der Verlust von Erfahrungswissen in der Luftfahrtindustrie gerade jetzt ein so drängendes Thema? 

David Ziegler: Erfahrungswissen gehört in der Luftfahrt zu den wichtigsten strategischen Wettbewerbsvorteilen. Doch genau dieses Know-how ist gefährdet: In den kommenden Jahren werden viele erfahrene Ingenieurinnen und Ingenieure in den Ruhestand gehen. Mit ihnen verschwinden nicht nur Kenntnisse über Materialien oder Konstruktionen, sondern vor allem das Verständnis dafür, warum bestimmte technische Entscheidungen getroffen wurden.

Solche Informationen finden sich häufig nicht in Dokumentationen wieder. Gleichzeitig befindet sich die Branche in einem tiefgreifenden Wandel. Neue Flugzeuggenerationen, nachhaltige Antriebskonzepte sowie steigende Anforderungen an Sicherheit, Effizienz und Geschwindigkeit erhöhen die Komplexität der Produktentstehung. Um diesen Herausforderungen erfolgreich zu begegnen, muss wertvolles Engineering-Know-how systematisch gesichert, weitergegeben und langfristig verfügbar gemacht werden. Genau hier bieten virtuelle Zwillinge einen entscheidenden Mehrwert: Sie bewahren nicht nur Daten, sondern machen auch Entscheidungswege nachvollziehbar.

Sie sprechen in diesem Zusammenhang von „Virtualisierung von Know-how“. Was steckt da dahinter?

Ziegler: Für uns bedeutet die Virtualisierung von Know-how weit mehr als die Digitalisierung von CAD-Modellen. Virtuelle Zwillinge spielen dabei die Hauptrolle: Diese bilden die technische Expertise eines Unternehmens über den gesamten Produktlebenszyklus von Design und Simulation über Fertigung bis hin zu Betrieb und Wartung hinweg ab und verknüpfen diese mit realen Betriebsdaten sowie KI zu einem ganzheitlichen Abbild.

Damit werden nicht nur Entwicklungsdaten gespeichert, sondern auch die zugrunde liegenden Zusammenhänge, Erfahrungen und Entscheidungslogiken erhalten. Auf diese Weise können Ingenieurinnen und Ingenieure schneller fundiertere Entscheidungen treffen, weil sie auf eine kontinuierlich erweiterte Wissensbasis zurückgreifen können.

Ein Ingenieur kann beispielsweise nachverfolgen, warum eine bestimmte Legierung gewählt wurde oder welche Lastfälle in früheren Programmen zu Designänderungen geführt haben. Dieses Erfahrungswissen bleibt erhalten und kann direkt in künftige Programme einfließen. Das ist ein entscheidender Vorteil, um Projektlaufzeiten zu verkürzen und fundierte technische Entscheidungen zu treffen.

Wo bringen digitale Zwillinge den größten Nutzen in der Flugzeugentwicklung?

Ziegler: Der größte Nutzen entsteht, wenn die Bereiche Design, Simulation, Fertigung und Zertifizierung auf einer gemeinsamen Grundlage zusammenarbeiten. Wir sprechen allerdings nicht von digitalen, sondern von virtuellen Zwillingen. Ein virtueller Zwilling ist eine Weiterentwicklung des klassischen digitalen Zwillings und bildet nicht nur ein Produkt ab, sondern auch dessen Verhalten und den gesamten Lebenszyklus. Dadurch können Unternehmen verschiedene Szenarien simulieren, Designentscheidungen validieren und Optimierungen vornehmen, bevor ein physischer Prototyp überhaupt gebaut wird. Das verkürzt Projektlaufzeiten und reduziert Risiken erheblich.

Nach der Auslieferung entwickelt sich der Zwilling mit realen Flugdaten weiter und unterstützt beispielsweise im Bereich Predictive Maintenance. Dassault Aviation nutzt diesen Ansatz bereits, um die Verfügbarkeit seiner Flotten kontinuierlich zu verbessern.

Industrielle KI bildet Basis für eine resiliente Industrie

Künstliche Intelligenz allein macht die Industrie nicht zukunftsfähig. Entscheidend ist, ob Firmen KI und digitale Zwillinge zu einer neuen industriellen Architektur verbinden. Wie das gelingen kann, erklärt Sabine Scheunert von Dassault Systèmes.

Und wo kann KI Ingenieur:innen in der Luftfahrt konkret entlasten? 

Ziegler: Industrielle KI unterstützt dort, wo große Datenmengen analysiert oder wiederkehrende Aufgaben automatisiert werden müssen. Statt tausende Simulationen manuell auszuwerten, kann KI innerhalb weniger Sekunden Erkenntnisse liefern und Optimierungsmöglichkeiten aufzeigen. Dabei ist es wichtig, zwischen generativer und industrieller KI zu unterscheiden.

Generative KI arbeitet mit statistischen Wahrscheinlichkeiten und kann dadurch plausible, aber nicht immer korrekte Ergebnisse, sogenannte Halluzinationen, erzeugen. Industrielle KI hingegen basiert auf wissenschaftlichen Modellen, physikalischen Gesetzmäßigkeiten und validierten Daten. Die Ergebnisse sind überprüfbar und im jeweiligen Engineering-Kontext verankert. Kunden erzielen damit bereits heute messbar bessere Ergebnisse, beispielsweise bis zu 30 Prozent geringere Programmieraufwände in der numerisch gesteuerten Fertigung oder eine Reduzierung des Zeitaufwands für Toleranzdefinitionen um bis zu 90 Prozent.

Sie arbeiten mit Apple und deren Apple Vision Pro zusammen. Wo können diese Mixed-Reality-Anwendungen in der Luftfahrt genutzt werden? 

Ziegler: Mixed Reality macht virtuelle Zwillinge räumlich erlebbar. Teams können Flugzeugmodelle in Originalgröße gemeinsam analysieren, Designvarianten überprüfen und Entscheidungen treffen, ohne physische Prototypen bauen zu müssen. Das beschleunigt Prozesse und reduziert kostspielige Änderungen in späten Projektphasen.

Zudem eröffnen immersive Technologien neue Möglichkeiten für Ausbildung, Wartung und Produktion. Mitarbeitende können beispielsweise Montage- und Wartungsabläufe in einer realitätsnahen virtuellen Umgebung trainieren, die direkt mit den tatsächlichen Engineering-Daten des Flugzeugs verknüpft ist. So lassen sich komplexe Arbeitsschritte sicher erlernen, bevor sie am realen Flugzeug durchgeführt werden. In der Produktion können Fabriklayouts, Arbeitsabläufe und ergonomische Prozesse bereits virtuell validiert werden, bevor Investitionen oder physische Änderungen erfolgen.

Wie begegnen Sie Bedenken rund um Datensicherheit in der Luftfahrt? 

Ziegler: Datensicherheit beginnt für uns mit digitaler Souveränität. Luftfahrtunternehmen müssen jederzeit die Kontrolle darüber behalten, wo ihre Daten gespeichert werden, wer darauf zugreifen darf und in welchem rechtlichen Rahmen sie verarbeitet werden. Gerade in sicherheitskritischen Programmen ist das eine Grundvoraussetzung. Unsere 3D Experience Plattform verbindet deshalb Zero-Trust Sicherheitsarchitekturen mit klaren Zugriffsrechten und vollständiger Nachvollziehbarkeit. 

Über Outscale, die Cloud-Infrastruktur von Dassault Systèmes, bieten wir eine vertrauenswürdige Umgebung, die speziell auf die Anforderungen sicherheitskritischer Branchen ausgerichtet ist. Der Fokus liegt dabei auf Datenhoheit, Compliance und der sicheren Verarbeitung sensibler Informationen. So bleiben geistiges Eigentum und strategisches Know-how geschützt, während gleichzeitig eine sichere Zusammenarbeit über Unternehmens- und Ländergrenzen hinweg möglich wird.

Wie können Themen wie Simulation und digitale Zwillinge auch in der Ausbildung in der Luftfahrt hilfreich sein? 

Ziegler: Unsere Technologien schaffen eine neue Form des Wissenstransfers in der Luftfahrt. Sie ermöglichen es, das Know-how von Expertinnen und Experten in virtuelle Modelle zu integrieren und für die nächste Generation von Fachkräften zugänglich zu machen. So können Auszubildende und Nachwuchskräfte nicht nur lernen, wie ein System funktioniert, sondern auch die Hintergründe technischer Entscheidungen verstehen.

Darüber hinaus schaffen diese realitätsnahen Umgebungen die Möglichkeit, komplexe Entwicklungs- und Betriebsszenarien zu trainieren, die in der realen Welt oft schwer oder nur mit hohem Aufwand reproduzierbar wären. Studierende und Mitarbeitende können beispielsweise Konstruktionsentscheidungen analysieren, Simulationsergebnisse bewerten oder Auswirkungen von Änderungen auf ein Gesamtsystem verstehen. So entsteht eine Lernumgebung, die den Fortbestand und die schnelle Weitergabe von Fachwissen ermöglicht und die Qualifizierung der nächsten Generation von Luftfahrtexpertinnen und -experten unterstützt.

Was wird künftig noch mit KI und digitalen Zwillingen möglich sein?

Ziegler: Die eigentliche Stärke liegt nicht in einzelnen Technologien, sondern in ihrem Zusammenspiel. Virtuelle Zwillinge, KI, Simulation und immersive Technologien bilden gemeinsam eine durchgängige Wissensplattform, die Unternehmen über den gesamten Lebenszyklus eines Flugzeugs begleitet, von der ersten Idee über Design und Zertifizierung bis hin zu Betrieb, Wartung und Recycling. Auf diese Weise können Ingenieurinnen und Ingenieure schneller zu fundierten Entscheidungen kommen, da sie auf eine stetig wachsende Wissensbasis zurückgreifen können.

Gerade bei neuen Flugzeugarchitekturen und nachhaltigen Antriebskonzepten wie Wasserstoff oder Elektrifizierung ist dieser Ansatz entscheidend. Da es für viele dieser Technologien noch keine jahrzehntelange Betriebserfahrung gibt, müssen Unternehmen neues Know-how schneller aufbauen können. Virtuelle Zwillinge ermöglichen es, komplexe Wechselwirkungen zwischen Struktur, Thermik, Systemen und Materialien bereits in frühen Projektphasen zu simulieren und zu optimieren. Deutsche Aircraft zeigt beispielsweise, wie die 3D Experience Plattform genutzt wird, um die Entwicklung des Regionalflugzeugs D328eco zu unterstützen und komplexe Engineering-Abläufe zu koordinieren.

Virtuelle Zwillinge bilden damit eine entscheidende Grundlage, um neue Flugzeugarchitekturen und Antriebskonzepte schneller zur technologischen Reife zu führen und gleichzeitig höchste Anforderungen an Qualität und Sicherheit zu erfüllen.