Virtuell testen und designen

Crashtests im Rechner oder der Einbau einer neuen Werkzeugmaschine in die bestehende Produktionsanlage noch bevor der erste Prototyp gebaut ist – Virtuelle Realität (VR) macht es möglich. Das Kompetenznetzwerk ViVERA will die Technologie auch kleinen und mittleren Unternehmen zugänglich machen. Auf der CeBIT stellen Fraunhofer-Forscher in Halle 9, Stand A 60 die Arbeit des Netzwerks vor.

Kritisch begutachtet der Designer das neue Automodell. Welche Lackierung soll der Sportwagen haben? Matt, glänzend, mit Farbreflexen? Ein Knopfdruck genügt und die Karosserie des virtuellen Models ist mattem Silber lackiert. Langsam wandert der Designer um das Auto und betrachtet es von allen Seiten.

Virtuelle Realität erleichtert und verkürzt die Entwicklung neuer Produkte. Am Rechner können Ingenieure neu konstruierte Maschinen testen oder Designer unterschiedliche Materialien ausprobieren – ohne erst teure Prototypen bauen zu müssen. Bislang nutzt vor allem die Automobilindustrie die Vorzüge von VR und erweiterter Realität, bei der computergenerierte Zusatzinformationen etwa über eine Datenbrille auf ein reales Objekt projiziert werden (engl. Augmented Reality, AR). Das „Virtuelle Kompetenznetzwerk zur Virtuellen und Erweiterten Realität“, kurz ViVERA, will diese Zukunftstechnologie auch kleineren Firmen zugänglich machen. An dem Projekt arbeiten sechs Fraunhofer-Institute und ihre Partneruniversitäten mit. Die Forschung und Entwicklung konzentriert sich dabei auf die Anwendungsgebiete Automobil- und Anlagenbau, Maschinen- und Schiffsbau sowie Medizintechnik. ViVERA wird vom Bundesforschungsministerium bis zum Jahr 2007 mit 4,5 Millionen Euro gefördert.

Eine neue Qualität in die VR bringt das von Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt entwickelte fotorealistische Echtzeit-Rendering. „Bislang sind VR-Modelle stark vereinfacht dargestellt, da sie in Echtzeit berechnet werden müssen. Mit der neuen Technologie ist eine fotorealistische Darstellung komplexer Automobilmodelle in Prospektqualität möglich“, erläutert Dr. Ulrich Bockholt vom IGD. Die Nutzer tauchen so noch stärker in die virtuelle Welt ein. Auf der CeBIT können Besucher bei einer virtuellen Autopremiere mit Fahrzeugenthüllung,Fototermin und Drehbühnenpräsentation selbst die Vorzüge der neuen Technologie ausprobieren.

Neue Möglichkeiten, Maschinen zu testen und Benutzer an Anlagen zu schulen, stellen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF vor. Sie haben eine CNC-Maschinensteuerung gekoppelt mit dem virtuellen Modell einer Schwerwerkzeugmaschine in einer interaktiven 3-D-Umgebung. „Bisher ist es üblich, virtuelle Modelle und reale CNC-Werkzeugmaschinen in völlig unterschiedlichen Programmiersprachen zu steuern. Bei unserem Ansatz verwenden wir originale CNC-Programme zur Steuerung des virtuellen Modells. Im Umkehrschluss können die Programme zur Steuerung der realen Maschine bereits frühzeitig am virtuellen Modell getestet werden. So verkürzen wir die Inbetriebnahme der realen Maschine“, erläutert Marco Schumann vom IFF. Das spart Kosten und macht die Technologie auch für kleinere Unternehmen interessant.