COMPASS MAGAZINE #10
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EINE NEUE REALITÄT IM PRODUKTDESIGN Immersive virtuelle Realität unterstützt eine schnellere und ökonomischere Entwicklung besserer Produkte

Das virtuelle Produkt in 3D auf einem Computerbildschirm betrachten zu können ist gut, aber auf dem kleinen Bildschirm sind winzige Details leicht zu übersehen – Details, deren Behebung später erhebliche Kosten verursachen kann. Kostengünstige, auf dem Kopf getragene Displays, sogenannte Head-Mounted Displays, schaffen Abhilfe, denn Entwickler und Ingenieure können damit ihre Entwürfe in tatsächlicher Größe erleben.

Die Entwicklung von 3D-Design- Software hat die Produktentwicklung revolutioniert. Nun steht die nächste Revolution bevor: die Möglichkeit, diese 3D-Modelle in einer immersiven virtuellen Realität (VR) betrachten zu können.

„In der virtuellen Realität können Sie die 3D-Modelle nicht nur ansehen, sondern erleben“, erklärt David Nahon, international anerkannter Experte auf dem Gebiet der virtuellen Realität und Direktor des Bereichs Immersive Virtuality bei Dassault Systèmes (Herausgeber von Compass). „Das ist eine bahnbrechende Entwicklung. Ein Modell auf dem Computerbildschirm zu sehen ist eine tolle Sache, aber wenn Sie es in voller Größe erleben, dann können Sie viele Details besser bewerten, die Sie auf einem kleinen Bildschirm vielleicht übersehen würden, und zwar bevor Sie viel Geld in weitere Entwicklungsarbeit stecken.“

Die weltweit finanzstärksten Unternehmen setzen seit fast zwei Jahrzehnten die iV-Technologie in sogenannten CAVEs ein. Die Räume, die zur Projektion einer automatisierten, virtuellen Umgebung dienen, waren aufgrund ihrer hohen Kosten und Komplexität nur wenigen spezialisierten Entwicklungs-und Konstruktionsexperten vorbehalten. Seit 2016 neu auf dem Markt, ermöglichen kostengünstige Head-Mounted Displays (HMDs) nun jedoch allen Unternehmen jedweder Größe den Einsatz von immersiven Umgebungen.

„Viele produzierende Unternehmen haben großes Interesse an VR-Technologien“, so Hervé Fontaine, Vizepräsident für B2B Virtual Reality beim HMD Hersteller HTC Vive. „Mit den speziell auf Unternehmen ausgelegten Produktlinien von Vive kann nun jeder, der mit einer 3D-Software arbeitet, sein Modell in der virtuellen Realität betrachten. Anstatt Prototypen für die Fehlersuche zu bauen, können diese zu einem sehr viel früheren Entwicklungs- zeitpunkt in der VR gefunden werden, als das auf einem Computerbildschirm möglich wäre. Das spart den Unternehmen viel Zeit und Geld.“

„DURCH DIE TECHNISCHE VALIDIERUNG DES KONZEPTS MITHILFE VON VR KONNTE DAS UNTERNEHMEN EIN VIRTUELLES PRODUKT VERMARKTEN.“

PAULO PIRES GESCHÄFTSFÜHRER, EMBRAER ENGINEERING & TECHNOLOGY CENTER, ÜBER DIE MARKTTESTS FÜR EIN KONZEPT ZUM LINEAGE EXECUTIVE JET IN DER VR

EMBRAER – VORREITER IM FLUGZEUGDESIGN DANK MR

Designfehler können bei Flugzeugen oder Automobilen Millionen kosten. Daher überrascht es nicht, dass Flugzeug- und Autobauer erfahrene Pioniere in der Nutzung von iV-Technologien in der Produktentwicklung sind.

Als weltweit drittgrößter Hersteller von Verkehrs-, Militär- und Privatflugzeugen hat das brasilianische Unternehmen Embraer bereits Erfahrung mit mehreren Generationen von iV-Systemen und ist erst kürzlich von VR auf MR (Mixed Reality) umgestiegen.

Im Gegensatz zur früheren CAVEUmgebung für VR ermöglicht die neue MR-Umgebung bei Embraer den Anwendern, gleichzeitig den Raum, in dem sie sich befinden, ihre Körper und ihre Modelle zu sehen. Diese Wahrnehmung ermöglicht eine Bewegungs- und Betrachtungsfreiheit, die die Validierung und Überarbeitung von neuen Produktdesigns im Flugzeugbau revolutioniert.

„Durch immersive Designprüfungen in einer natürlichen Umgebung, die sowohl digitale Komponenten und Systeme als auch tatsächliche Modelle von Innenbauteilen umfasst, konnten wir die Produktentwicklung deutlich beschleunigen“, erklärt Paulo Pires, Geschäftsführer des Embraer Engineering & Technology Centers in Florida, USA. „Die Anwender können nun mit den virtuellen Modellen und mit ungefähr einem Dutzend anderer Teammitglieder interagieren, unabhängig vom jeweiligen Standort. Verschiedene Designkonfigurationen können damit von allen Anwendern gleichzeitig geprüft und kommentiert werden.“

„Es ist ein unglaubliches Erlebnis, wenn Sie mit einem Kollegen über ein Raumfahrzeug diskutieren, das vom Gefühl her mit Ihnen im selben Raum steht, aber eigentlich erst in einigen Jahren gebaut wird.“

Jeff Norris Leiter von Mission, Operations Innovation bei NASA JPL

Für ein Unternehmen mit Standorten in Nord- als auch in Südamerika ist es von Vorteil, wenn die VR-Nutzung nicht mehr auf die CAVE beschränkt ist. Produktdesigner können sich austauschen, ohne dafür zwischen den Kontinenten hin- und herreisen zu müssen, sodass mehr Zeit für die eigentliche Designarbeit bleibt. Indem viele Personen dieselben Informationen zur selben Zeit sehen, können die Mitarbeiter eines Teams kritische Punkte schneller verstehen und lösen.

Ein gutes Beispiel für den immensen Wert von Design und Simulation in der immersiven Virtualität, so Pires, war der Testlauf für ein Konzept zum Lineage Executive Jet von Embraer. Die Notausgänge des Jets sind so konzipiert, dass sie wie Fenster aussehen. „Obwohl das Flugzeug noch gar nicht gebaut ist, hat es das Interesse von vielen Marktteilnehmern auf sich gezogen und es liegen auch bereits konkrete Kundenanfragen vor“, erzählt Pires. „Durch die technische Validierung des Konzepts mithilfe von VR konnte das Unternehmen ein virtuelles Produkt vermarkten.“

MR IM WELTALL

Während Embraer die Produktentwicklung mithilfe von MR in den Flugzeugbau einführt, nutzt die NASA die MR HoloLens von Microsoft, um holografische Umgebungen für seine Astronauten zu erschaffen.

ProtoSpace, eines von zwei MR-Testprojekten des NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), ermöglicht den Ingenieuren, das Design von künftigen Raumfahrzeugen umfassender zu
visualisieren. Der Entwicklungsprozess läuft ganz normal über 3D-Modelle auf einem Standard-2DComputerbildschirm. Mithilfe von ProtoSpace können die NASA Ingenieure jedoch in einer MR um den neuesten Mars Rover (Start ist für 2020 geplant) herumlaufen.

„Das hat bereits jetzt dazu geführt, dass unsere Ingenieure Probleme im Design feststellen konnten, die sonst zu kostspieligen Verzögerungen in der Konstruktionsphase geführt hätten“, sagt Jeff Norris, Leiter von Mission Operations Innovation bei NASA JPL. „Es ist ein unglaubliches Erlebnis, wenn Sie mit einem Kollegen über ein Raumfahrzeug diskutieren, das vom Gefühl her mit Ihnen im selben Raum steht, aber eigentlich erst in einigen Jahren gebaut wird.“ ◆

Mitarbeit an diesem Artikel: Rebecca Gibson

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von Joseph Knoop

Erleben Sie das MR Design Theater von Embraer
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