28.01.2019

„Mit digitalen Zwillingen das Unsichtbare sichtbar machen“

Interview: Digitale Zwillinge werden in der Industrie eingesetzt, um komplexe Prozesse von realen Maschinen zu simulieren. Wir haben mit Jivka Ovtcharova, führende Expertin für Virtual Engineering, über den konkreten Nutzen digitaler Zwillinge gesprochen und warum der Super-GAU von Tschernobyl ihre Karriere maßgeblich prägte.
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digitaler Zwilling
(c) Martin Pacher: Prof. Jivka Ovtcharova wurde 1957 in Bulgarien geboren und leitet derzeit das Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen am Karlsruher Institut für Technologie

„Das Unsichtbare sichtbar machen“ ist Jivka Ovtcharovas zentrale Devise ihrer Forschung. Die gebürtige Bulgarin leitet derzeit das „Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen“ in Karlsruhe und gilt als Expertin für „Virtual Engineering“. Dahingehend forscht sie unter anderem zu digitalen Zwillingen. In einem ausführlichen Interview erklärte sie uns deren Nutzen für die Industrie. Zudem gab uns Ovtcharova persönliche Einblicke in ihre Karriere als Wissenschaftlerin und Denkanstöße, wie wir unsere digitale Zukunft „human“ gestalten können.

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In ihrer Forschung beschäftigen Sie sich mit digitalen Zwillingen. Worum handelt es sich bei digitalen Zwillingen?

Ein digitaler Zwilling ist grundsätzlich eine virtuelle Echtzeitabbildung der Struktur und des Verhaltens eines physischen Gegenstandes. Er begleitet und assistiert eine Anlage über deren gesamten Lebenszyklus – vom ersten Entwurf, über Konstruktion und Fertigung bis hin zur Wartung und Recycling. Ein derartiger Zwilling interagiert zu jedem Zeitpunkt mit seinem physischen Gegenstück und liefert wertvolle Daten über den Status und Zustand der Anlage.

Diese Daten werden meist in einer Cloud analysiert und anschließend mit anderen Daten aus der Laufumgebung verknüpft. Die Benutzer dieser Daten gehören zu verschiedenen Zielgruppen, wie Entwicklungs- und Fertigungsingenieure, aber auch Wartungspersonal und Daten-Analysten. Diese sind in der Lage auf die Daten aus verschiedenen Perspektiven zu blicken und aus der Ferne die Anlage zu überwachen und zu steuern.

Welche konkreten Anwendungsbeispiele gibt es für den Einsatz von digitalen Zwillingen?

Die Anwendungsbeispiele sind vielfältig. Nehmen wir als Beispiel die Windkrafträder: In Zukunft werden Energiebetreiber nicht nur über physische Windkrafträder verfügen, sondern auch über digitale Repliken dieser Windkrafträder. Das physische Windkraftrad wird dabei immer in Kontakt zu seinem digitalen Zwilling stehen. Dieser erhält Daten aus der realen Welt – in unserem konkreten Fall vom Windkraftrad – und analysiert diese anschließend.

Über virtuelle Zwillinge können wir beispielsweise, wie bei einem Tomograph, schon frühzeitig innere räumliche Strukturen ermitteln und erkennen, wann ein Windrad ausgetauscht werden muss, bevor es bricht. Dadurch könnten Wartungs- und Reparaturmaßnahmen kostengünstiger gestaltet werden, da die Techniker ins Innere „sehen“ können. Insbesondere bei Offshore-Windkraftanlagen ist die Wartung sehr teuer, da man spezielle Schiffe benötigt.

Wird es irgendwann mal auch digitale Zwillinge von Menschen geben?

Es macht natürlich Sinn über digitale Zwillinge in Bezug auf Menschen vorzudenken – insbesondere in der Gesundheitsvorsorge. Ärzte könnten Menschen viel schneller helfen, wenn sie sofort wissen, wie der Mensch aufgewachsen ist und welche Krankheiten er bereits hatte.

Angenommen Sie reisen in ein fremdes Land und der Arzt spricht ihre Sprache nicht. Über einen digitalen Zwilling würde er sofort wissen, wie ihr Organismus unter Berücksichtigung von Vorerkrankungen funktioniert, um anschließend die richtigen Schritte zu setzen. Die Herausforderung besteht darin, dass die digitalen Zwillinge wie Organismen funktionieren müssen. Und natürlich ist es auch eine Frage der Ethik, die wir immer mitdenken müssen.

Sie gelten als eine führende Expertin im Bereich „Virtual Engineering“ und haben eine beachtliche Karriere im Bereich der Wissenschaft und Technik vorzuweisen. Wie sind Sie mit Technik in Verbindung gekommen?

Die Begeisterung für die Technik kam sehr früh. Ich komme ursprünglich aus Bulgarien und unser Ausbildungssystem war stark durch die spielerische „Hands-On“-Erziehung geprägt. Den entscheidenden Anstoß zu meiner Wissbegierde für die Technik gab jedoch die Buch-Trilogie „100.000 Jahre Technik“, die mein Vater mir als Kind zu Weihnachten geschenkt hat. Das war ein spannendes, wunderbar illustriertes Buch, das mich so gefesselt hat, dass ich es nicht mehr aus der Hand legen wollte.

Obgleich ich damals auch gerne mit Puppen gespielt habe, war das Technikbuch, was meine Fantasie beflügelte. Einen neuen Schub an Begeisterung für die Technik kam durch die Bekanntschaft mit der Tochter einer befreundeten Familie. Diese studierte Maschinenbau und ich durfte ihr beim Zeichnen mit Tusche zusehen. Ihre feminine Erscheinung in Kombination mit dem coolen Zeichenset war ansteckend.

Welchen Effekt hatten die damaligen technologischen Errungenschaften auf ihre Berufswahl?

Als Kind und Jugendliche habe ich in den 60er und 70er Jahren natürlich auch den faszinierenden Aufstieg der Raketen-, Atom- und Computertechnologie miterlebt. Es war eine großartige Zeit, da jeder Mensch das Recht hatte, großes zu leisten. So träumten wir damals, Jungs und Mädchen, wie Juri Gagarin, Walentina Tereschkowa oder Neil Armstrong in den Weltraum zu fliegen.

Auch Mathematik- und Physikunterricht waren das Nonplusultra unserer Bildung. Der Wunsch, an der Entwicklung bahnbrechender Technologien teilzuhaben hat mich zu einem Studium in Maschinenbau in Bulgarien und anschließend nach Moskau gebracht – damals für Osteuropa das Bildungs-Mekka schlechthin. Ich wollte eigentlich Raumschiffe und U-Boote bauen, schlussendlich bin ich aber bei Atomkraftwerken gelandet. Diese Technologie hat mich damals sehr begeistert, bis es im Jahre 1986 in Tschernobyl gekracht hat.

Hat der Super-GAU in Tschernobyl bei Ihnen ein Umdenken in Bezug auf die Nutzung der Atomtechnologie ausgelöst?

Ja, ich habe mich nach der Tschernobyl-Katastrophe neu orientiert – vom Maschinenbau- und Anlagenbau in Richtung Computertechnologie. Ich habe zu dieser Zeit in einem Forschungslabor der bulgarischen Akademie der Wissenschaften in Sofia gearbeitet. Das Labor war in das Zentrum für Physik eingegliedert und wir haben kurz nach der Explosion die Radioaktivität in den Parkanlagen der Stadt gemessen. Es war Anfang Mai. Nach langem Regen schien die Sonne wieder und die Natur sah sehr friedlich aus, solange uns nicht die Knackgeräusche der Geigerzähler die alarmierend hohen Werte der Radioaktivität vor Augen geführt haben. Diese Geräusche haben sich für immer in mein Gedächtnis eingebrannt.

Weiterhin hat die Tschernobyl-Katastrophe zu einem Wendepunkt in der Nutzung der Atomenergie geführt und ich habe die negative Auswirkung dieser Wende auf meine berufliche Zukunft sehr schnell erkannt. Da ich mich bereits mit mathematischen Simulationen befasst habe, ist mir der Berufswechsel in Richtung Computertechnologie leicht gefallen.

Sie haben in Deutschland eine Initiative für eine „digitale humane Zukunft“ gestartet. Worum geht es dabei?

Die Digitalisierung versetzt die Welt, in der wir leben und arbeiten, in einen fundamentalen Umbruch. Wie nie zuvor wandeln sich ganze Branchen und Lebensstile. Neue Werte- und Geschäftsmodelle für und durch die Digitalisierung werden zur Voraussetzung für die Wettbewerbsfähigkeit jedes Einzelnen. Die Digitalisierung wirkt sich auch auf unser kulturelles Miteinander aus. Und natürlich lautet die wichtigste Frage, die sich jetzt stellt: Wie kann eine humane digitale Zukunft aussehen?

Wie kann eine derartige Zukunft aussehen? 

In erster Linie geht es darum, dass alle Menschen, die gleichen Chancen und gleichen Zugriff auf digitale Technologien haben. Digitale Bildung, Befähigung und Handlung für jeden Menschen, unabhängig von Schulabschluss, Alter und Herkunft, ist die Kernvoraussetzung für die Teilhabe am gesellschaftlichen Leben und den beruflichen Erfolg. Ziel meiner Digitalisierungsinitiative ist es daher, digitales Wissen nahtlos in alltägliche Fähigkeiten, berufliche Qualifikationen und wettbewerbsfähige Geschäftsmodelle umzusetzen – schnell, pragmatisch und handlungsorientiert.

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Wyoming E-Auto-Verbot E-Auto-Förderung , Ladepunkt, Charging, E-Mobility
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„Elektromobilität ist in Österreich angekommen“. So lautet eine aktuelle Meldung des Bundesministeriums für Innovation, Mobilität und Infrastruktur (BMIMI). Demnach waren im Juli 2026 erstmals mehr als 300.000 rein batterieelektrische Pkw (BEV) auf Österreichs Straßen unterwegs. Konkret lag der hochgerechnete Bestand Ende Juli bei 304.328 E-Pkw. Gleichzeitig setze sich der dynamische Hochlauf bei den Neuzulassungen fort: Im Juli waren 27,39 Prozent aller neu zugelassenen Pkw rein elektrisch, insgesamt wurden im Juli 7.073 E-Pkw neu zugelassen.

E-Autos: Drei Jahre später

„300.000 E-Pkw auf Österreichs Straßen sind ein starkes Signal: Die Elektromobilität ist in der Mitte der Gesellschaft angekommen. Besonders erfreulich ist, dass wir gleichzeitig bei den Neuzulassungen einen Rekord sehen. Immer mehr Menschen entscheiden sich für ein E-Auto, weil das Angebot größer wird, die Technologie ausgereifter ist und die Ladeinfrastruktur kontinuierlich wächst. Diesen Weg werden wir mit eMOVE Austria (Anm.: Dachmarke des Bundes für emissionsfreie Mobilität) weitergehen“, kommentiert Mobilitätsminister Peter Hanke.

Blickt man etwas mehr als drei Jahre zurück, sah die Lage noch anders aus: Damals zeigte eine Deloitte-Umfrage unter rund 1.000 Österreicher:innen ein zurückhaltendes Stimmungsbild: Nur neun Prozent der Befragten planten der im Jänner 2023 erschienenen Befragung nach, sich als nächstes Auto ein E-Fahrzeug anzuschaffen. Verbrennungsmotoren blieben damals für die Mehrheit weiterhin die erste Wahl, während Plug-in-Hybride an Zuspruch gewannen.

Allerdings: Eine heuer veröffentlichte Deloitte-Studie stützt teilweise die Erkenntnisse des BMIMI: Der österreichische E-Automarkt komme laut aktueller Untersuchung spürbar in Bewegung, auch wenn Verbrenner bei Konsument:innen weiterhin beliebt bleiben.

Von Jänner bis November 2025 wurden – wie in der Untersuchung angeführt – laut Statistik Austria 158.000 Elektro- oder Hybridautos neu zugelassen, ein Plus von 40 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Für die Kaufentscheidung zugunsten eines E-Autos sprechen aus Sicht der rund 1.000 befragten Österreicher:innen vor allem geringere Treibstoffkosten (45 Prozent) und Umweltaspekte (37 Prozent), während Zweifel an der Reichweite (50 Prozent) und hohe Anschaffungskosten (40 Prozent) weiterhin als größte Hürden gelten.

Bei der Frage nach dem nächsten Autokauf hat sich der Wert gegenüber der Erhebung von vor drei Jahren hingegen kaum verändert: Rund zehn Prozent der Befragten würden sich für ein reines E-Auto entscheiden, weitere zehn Prozent für einen Plug-in-Hybrid und 15 Prozent für einen klassischen Hybrid als Einstieg.

Ladeinfrastruktur weiterhin Thema

Als zweiten zentralen Faktor identifiziert die aktuelle Deloitte-Studie die Ladeinfrastruktur: 38 Prozent nennen lange Ladezeiten als Hemmnis, und obwohl sich beim Netzausbau zuletzt viel getan habe, bleibt vor allem außerhalb Wiens Aufholbedarf. Auch bei privaten Lademöglichkeiten zeigt sich eine Lücke: Zwar würde die Mehrheit (63 Prozent) ihr E-Auto am liebsten zuhause laden, doch etwa ein Drittel (30 Prozent) verfügt gar nicht über eine eigene Ladestation.

Deloitte-Partner Matthias Kunsch bringt es so auf den Punkt: „Beim Thema Laden besteht erheblicher Handlungsbedarf. Investitionen in das Schnellladenetz sind – gerade außerhalb von Wien – dringend notwendig. Grundsätzlich ist es aber erfreulich, dass der E-Auto-Markt hierzulande endlich in Fahrt kommt. Doch Fakt ist auch: Erst durch ein effizient ausgebautes, flächendeckendes Ladenetz und vor allem leistbare Fahrzeuge wird sich die Elektromobilität wirklich bei der Masse durchsetzen.“

40.000 Ladepunkte als Sommerziel

In diesem Sinne spricht das BMIMI von einer „zunehmenden Dynamik“ bei diesem Thema: „Die Marke von 100.000 batterieelektrischen Pkw wurde in Österreich im September 2022 erreicht. Für die nächsten 100.000 Fahrzeuge waren anschließend 27 Monate notwendig. Für den Sprung von 200.000 auf 300.000 E-Pkw brauchte es hingegen nur noch rund 19 Monate. Damit beschleunigt sich der Hochlauf der Elektromobilität deutlich. In einzelnen Bundesländern liegt der Anteil der E-Pkw an den Neuzulassungen mittlerweile sogar bei über 30 Prozent“, liest man in der Aussendung.

Parallel zur steigenden Zahl an E-Fahrzeugen würde auch die öffentliche Ladeinfrastruktur kontinuierlich ausgebaut. Im Juli wurden 676 neue öffentliche Ladepunkte errichtet, seit Jahresbeginn 2026 damit insgesamt 3.817. Damit verfügt Österreich derzeit über rund 39.500 öffentliche Ladepunkte, die Marke von 40.000 soll noch im Sommer erreicht werden, so der Plan.

„Der Hochlauf der E-Mobilität funktioniert dort besonders gut, wo Fahrzeugangebot und Infrastruktur zusammenspielen. Deshalb setzen wir mit eMOVE Austria gezielt auf den weiteren Ausbau der Ladeinfrastruktur“, erklärt Hanke. „Unser Ziel ist klar: E-Mobilität soll für die Menschen einfach, alltagstauglich und verlässlich sein – unabhängig davon, ob sie in der Stadt oder am Land leben.“

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