Forschung
Mit wenigen Klicks auf dem Bildschirm können physisch-virtuelle Prototypen von Bauteilen verändert werden. - © Laila Tkotz, KIT
01.09.2021

Produktentwicklung mit Extended Reality

Produktentwicklung mit Extended Reality

Forschende am KIT machen physisch-virtuelle Modelle für Ingenieure nutzbar. Das eröffnet neue Möglichkeiten für kontaktfreies standortübergreifendes Arbeiten.

Kann mein Produkt was es können soll – und werden es die Kunden kaufen? Die Antwort auf diese Frage entscheidet über Erfolg oder Misserfolg einer Markteinführung. Das Problem: Vor dem Produktstart kennen wir sie nicht. Die Lösung: Statt sofort teure Prototypen von Autos, Geräten oder Maschinenkomponenten zu bauen, können Unternehmen durch virtuelle Modelle in sehr frühen Entwicklungsphasen feststellen, ob ein neues Produkt in Anmutung und Bedienung für die Kunden attraktiv ist. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickeln dafür neue Methoden und Prozesse, die praxisnah in Entwicklung und Lehre angewendet werden.

„In der Automobilindustrie gehen nicht selten zehn Prozent des gesamten Entwicklungsbudgets in die Produktion von Prototypen“, sagt Marc Etri Leiter des XR-Lab am Institut für Produktentwicklung (IPEK) des KIT. „Da können leicht viele Millionen Euro zusammenkommen.“ Diesen Aufwand wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am IPEK reduzieren: mit Extended Reality (XR), also Computertechnologien, welche die physische Umgebung um virtuelle Komponenten erweitern (Augmented Reality, AR), oder diese auch gänzlich ersetzen (Virtual Reality, VR).

„XR-Technologien erleichtern es uns in allen Entwicklungsphasen – Produktprofile finden, Konzepte erstellen, präzisieren und realisieren – Produkte an Kundenwünsche und Marktanforderungen anzupassen“, erläutert Etri. „Physisch-virtuelle Prototypen können sowohl Entwicklungszeit und -kosten sparen als auch Fehlern vorbeugen, die oft erst in späteren Phasen der Entwicklung erkannt werden.“ Als Beispiel zeigt er das fotorealistische dreidimensionale Modell eines Rennrades, das sich auf einem Tablet bearbeiten lässt. „Das Design von Laufrädern, Rahmen oder Sattel kann ich mit einem Click verändern.“ Auch Feinheiten wie Farbe und Glanzgrad der Sattelstütze oder Struktur des Sitzbezuges wechseln mit wenigen Klicks auf dem Bildschirm. Die mögliche Detailschärfe des Programms zeigt Etri am Beispiel einer Armbanduhr: Sogar Fotophänomene wie Reflektion auf dem Gehäuseglas ändern sich über verschiedene Designvarianten hinweg und angepasst an die reale Raumbeleuchtung.

„Viele Ingenieurinnen und Ingenieure in der Praxis wissen gar nicht, was mit AR und VR bereits möglich ist“, konstatiert Professor Albert Albers, Leiter des IPEK. „Dabei haben es uns die Spieleentwickler längst vorgemacht“, ergänzt Etri mit Blick auf die populären bildmächtigen Blockbuster-Titel aus dem Gaming-Bereich. Oft scheitere eine zeitgemäße kundennahe Produktentwicklung noch an einem uneinheitlichen Datenmanagement in den beteiligten Abteilungen oder Partnerunternehmen und der daraus resultierenden mangelnden Durchgängigkeit, sagt Albers. „Wir können nicht mit Methoden des 20. Jahrhunderts die Lösungen des 21. Jahrhunderts entwickeln.“ Von den neuen Technologien und Methoden könne das Ingenieurwesen deutlich profitieren – natürlich auch in der aktuellen Pandemiesituation: „Denn sie machen auch ein kontaktfreies standortübergreifendes Arbeiten möglich“, so Albers weiter.

Das Extended Reality Lab in der Lehre am KIT

Deswegen kommt das XR-Lab neben Forschungsprojekten in der Grundlagenforschung und mit Unternehmen auch in der Lehre zum Einsatz: „Wir haben im vergangenen Wintersemester erstmals Virtual Reality-Aufgaben in die Maschinenkonstruktionslehre integriert“, sagt Etri. „Rund 400 Erstsemester aus den Bereichen Maschinenbau, Bio- und Chemieingenieurwesen sowie Mechatronik konnten so schon früh im Studium die Potenziale der XR-Technologien in der Produktentwicklung einschätzen lernen.“ Als digitale Natives falle den Studierenden der Umgang mit diesen Technologien leicht, glaubt Etri. „Das kann sich im künftigen Berufsleben massiv auf die Wahl ihrer präferierten Ingenieurtools auswirken.“

Im XR-Lab wird die VR-Software Cross Connected des Karlsruher Start-ups R3DT, einer Ausgründung aus dem KIT, eingesetzt.

(Quelle: Presseinformation des KIT – Karlsruher Institut für Technologie)

Schlagworte

Augmented RealityIngenieurwissenschaftenMaschinenbauProduktentwicklungPrototypenbauVirtual Reality

Verwandte Artikel

10.09.2021

Broschüre: Kompetenzen im Maschinenbau

Im Forschungsprojekt „Kompetenz-Kompass“  das vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales beauftragt wurde, wird beleuchtet, wie die digitale und ökologische Transforma...

Arbeitsmarkt Fachkräftequalifizierung Fachkräftesicherung Maschinenbau
Mehr erfahren
David Märte (l.) und Andreas Liesche sind die Geschäftsführer der neuen adesso-Tochter adesso manufacturing industry solutions GmbH.
19.08.2021

Softwarelösung für Variantenmanagement und Konfiguration

Für die Fertigungsindustrie bietet die adesso manufacturing industry solutions GmbH eine neue, innovative Branchenlösung für das smarte Variantenmanagement. Damit ist es...

Anlagenbau Fertigung Fertigungsindustrie Maschinenbau Software
Mehr erfahren
18.08.2021

Digitaler Produktpass: Wissen und Know-how schützen

Zu den Vorschlägen des EU-Parlaments für den „Digitalen Produktpass“ äußert sich der VDMA kritisch. Das Vorhaben braucht den Dialog mit der Industrie zur sinnvollen Ausge...

Anlagenbau Digitaler Produktpass Digitalisierung Industrie 4.0 Maschinenbau Produkte
Mehr erfahren
Dr.-Ing. Stefan Kaierle, wissenschaftlich-technischer Geschäftsführer des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH), wurde zum Professor für Generative Laserprozesstechnik berufen. (
18.08.2021

Universitäts-Professur für Dr.-Ing. Stefan Kaierle

Dr.-Ing. Stefan Kaierle, wissenschaftlich-technischer Geschäftsführer des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH), hat zum 15. August 2021 den Ruf in einem gemeinsamen Berufung...

Generative Fertigung Generatives Fügen Lasertechnologien Maschinenbau Optische Technologien
Mehr erfahren
Die neue Steuerung Expert 3.0 ist per Click-Wheel bedienbar und besonders anwenderfreundlich. Auf einem hochauflösenden 7-Zoll-Farbdisplay werden sämtliche Parametereinstellungen und Ablaufdiagramme visualisiert.
10.08.2021

Neues WIG-Schweißgerät von EWM bietet besonderes Schweißerlebnis

Leistungsstark, langlebig und leicht bedienbar – die neue Tetrix XQ 230 von EWM ermöglicht WIG-Schweißen auf höchstem Niveau. Neueste Technik hilft beim Erreichen optimal...

Aluminium Anlagenbau Chemieindustrie E-Hand Schweißen Fügetechnik Luftfahrt Maschinenbau Metallhandwerk Raumfahrt Schweißen Schweißtechnik Stähle Titan WIG Schweißen
Mehr erfahren