Von Computerspielen lernen

Produktentwicklung mit Extended Reality

Statt sofort teure Prototypen von Autos, Geräten oder Maschinenkomponenten zu bauen, können Unternehmen durch virtuelle Modelle bereits in sehr frühen Entwicklungsphasen feststellen, ob ein neues Produkt in Anmutung und Bedienung für die Kunden attraktiv ist. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wurden dafür neue Methoden und Prozesse entwickelt, die praxisnah in Entwicklung und Lehre angewendet werden.
Bild: Laila Tkotz / KIT

„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).

Anpassbares dreidimensionales Modell

„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 auf einem Tablet bearbeitet werden kann. „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 sind anpassbar. Die Detailschärfe des Programms zeigt Etri am Beispiel einer Armbanduhr: Auch Fotophänomene wie Reflektionen auf dem Gehäuseglas ändern sich je nach Raumbeleuchtung über verschiedene Designvarianten hinweg.

„Viele Ingenieurinnen und Ingenieure in der Praxis wissen gar nicht, was mit AR und VR bereits möglich ist“, so Professor Albert Albers, Leiter des IPEK. „Dabei haben es uns die Spieleentwickler längst vorgemacht“, ergänzt Etri. 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.

Einsatz in der Lehre

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.“

Weitere Informationen zu Extended Reality finden Sie auch in unserer September-Ausgabe.

Karlsruher Institut für Technologie

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