Die Digitalisierung verändert Entwurf, Betrieb und Überwachung technischer Systeme grundlegend. Ein zentrales Konzept ist der Digitale Zwilling als virtuelle Repräsentation eines realen Objekts oder Systems, die mit ihrem physischen Pendant gekoppelt ist. In der Strukturmechanik dient er der Abbildung, Überwachung und Optimierung von Strukturen.

Die Literatur zeigt jedoch, dass Digitale Zwillinge in der Strukturmechanik bislang überwiegend als isolierte Insellösungen oder Demonstratoren realisiert werden, meist mit Fokus auf Zustands- und Strukturüberwachung. Für eine nachhaltige Weiterentwicklung ist daher ein übergeordnetes Rahmenkonzept erforderlich, das standardisierte Methoden, Wiederverwendbarkeit und einen höheren Technologiereifegrad ermöglicht. Zentrale Bedeutung kommt dabei der Kopplung realer und virtueller Instanzen zu, einschließlich klar definierter Kopplungsgrade sowie der Integration von Modellierung, Sensorik und IoT-Technologien.

Die zentrale Forschungshypothese lautet, dass Structural Health Monitoring (SHM) die notwendige Voraussetzung für die Kopplung realer und virtueller Instanzen und damit für die Realisierung eines Digitalen Zwillings von Strukturkomponenten im Betrieb ist. Auf Basis einer systematischen Anforderungsanalyse über den Produktlebenszyklus werden zwei Archetypen für Digitale Zwillinge in der Entwurfs- und Betriebsphase abgeleitet. Darauf aufbauend wird SHM als zentrales Kopplungselement erweitert und anhand eines Kragarmbeispiels sowie einer IoT-basierten Vernetzung validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass SHM als Enabler-Technologie einen wesentlichen Mehrwert für den Einsatz Digitaler Zwillinge in der Strukturmechanik bietet.