Design-Review im virtuellen Besprechungsraum

Digitale Methoden sind dabei, den Automotive-Entwicklungsprozess zu revolutionieren. Besonders vielversprechend sind Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR): Sie ermöglichen es, Ergebnisse schon im frühen Entwicklungsstatus darzustellen, zu analysieren, zu vergleichen, zu bewerten und sogar erlebbar zu machen. IAV nutzt VR und AR unter anderem in der Powertrain-Entwicklung.

Ganz neu sind weder AR noch VR – aber mittlerweile ist die Technik so ausgereift und sind die benötigten Geräte so kostengünstig zu haben, dass sich die beiden Visualisierungsmethoden sinnvoll im Entwicklungsprozess nutzen lassen. IAV prüft in seinem Digital Lab derzeit eine ganze Palette möglicher Anwendungen von AR und VR. Ziel ist es, den Entwicklungsprozess durch konsequente Vernetzung und Digitalisierung weiter zu optimieren. Dabei wird deutlich: VR kommt eher in einem frühen, AR bevorzugt in einem späten Stadium der Entwicklung zum Einsatz.

In der Powertrain-Entwicklung bietet sich VR an, um Simulationsergebnisse zu visualisieren. „Der Trend geht ganz klar weg von physischen und hin zu virtuellen Prototypen, weil man dadurch Zeit und Kosten spart“, berichtet Thomas Böhme, Teamleiter im Bereich Powertrain Systems Development bei IAV. „Umso wichtiger ist es darum, dass wir die abstrakten Simulationsergebnisse visualisieren und damit greifbarer machen.“ So könnten sich beispielsweise Entwickler und Kunden zu einem gemeinsamen Design-Review treffen, um mithilfe von Datenbrillen über die Einzelheiten einer Motor- oder Getriebekonstruktion zu diskutieren. Dabei werden nicht nur die konstruktiven Details sichtbar – dank VR lässt sich auch die Funktionsweise durch eine Animation erfahrbar machen.

Gerade bei komplexen Bauteilen wie Automatikgetrieben ist es schwierig, das Zusammenspiel der Komponenten zu verstehen. Hier vermittelt VR allen Beteiligten ein besseres Systemverständnis, weil die Funktionsweise direkt im späteren Umfeld des Getriebes dargestellt werden kann. „In Workshops mit Kunden hat sich gezeigt, dass VR in diesem Fall tatsächlich von großem Nutzen ist“, so Thomas Böhme. Auch Einbauuntersuchungen können von VR profitieren. Dank der virtuellen Inspektion von Komponenten lassen sich Probleme mit der Zugänglichkeit oder der Montierbarkeit schon früh erkennen und rechtzeitig abstellen.

Hier wie auch im Fall der virtuellen Prototypen gilt zudem: Die Diskussionen mit Kunden sowie unter den Entwicklern können standortübergreifend durchgeführt werden – statt teure und zeitaufwendige Dienstreisen zu unternehmen, treffen sich alle Beteiligten einfach in einem virtuellen Raum und teilen sich dort die Ansicht auf die Daten. IAV hat die dafür benötigte Technik an seinen Entwicklungszentren Berlin, Chemnitz/Stollberg und Gifhorn installiert und setzt sie erfolgreich ein.

Die standortübergreifende Kollaboration von Experten ermöglicht auch der Einsatz von AR. „Oft kommt es vor, dass ein Mitarbeiter vor Ort Hilfe von einem weit entfernten Spezialisten braucht“, sagt Paul Kersten, Entwicklungsingenieur bei IAV. „Wir haben ein solches Szenario umgesetzt: Ein Monteur trägt eine Datenbrille und überträgt mithilfe der integrierten Videokamera sein Sichtfeld an den weit entfernten Experten. Dieser kann dann zum Beispiel bestimmte Komponenten mit Kreisen markieren, sodass der Monteur weiß, was er als Nächstes zu tun hat.“

Dem großen Nutzen von VR und AR im Entwicklungsprozess steht ein verhältnismäßig geringer Aufwand gegenüber. Statische Visualisierungen lassen sich aus den vorhandenen CAD-Daten in kurzer Zeit erzeugen, Schnitte und Animationen erfordern etwas mehr Zeit – aber auch hier hält sich der Aufwand sehr im Rahmen. Er dürfte in Zukunft noch weiter sinken, wenn sich die Visualisierungen weitgehend automatisch erzeugen lassen.

„VR und AR haben einen hohen Reifegrad erreicht und sind bei den Mitarbeitern akzeptiert – schließlich kennen viele von ihnen Datenbrillen bereits aus dem privaten Umfeld“, sagt Kersten. „Wir sehen viele sinnvolle Anwendungsfälle der beiden Visualisierungsmethoden in der Automobilentwicklung und sind dabei, sie einzusetzen.“

Fahrzeugentwicklung ganz ohne oder mit nur einem Minimum an Prototypen: An der Umsetzung dieser Vision arbeitet IAV bereits seit der Gründung des Digital Labs 2017. Bereits in diesem Jahr soll die gesamthafte virtuelle Produktentwicklung mit einem neuen Level an Vernetzung in einem ersten Kundenprojekt zum Einsatz kommen.

„Wir nutzen die aktuellen Werkzeuge, die auf dem Markt verfügbar sind, und entwickeln sie weiter, etwa durch eigene Schnittstellen zu anderen Tools“, erklärt Christopher Wolf, Fachbereichsleiter Business Development und Virtual Engineering bei IAV. „Außerdem entwickeln und nutzen wir eigene Auswertetools.“ Mithilfe von Visualisierungs-Software lassen sich die Ergebnisse der Berechnungen und Simulationen in virtuellen Räumen dreidimensional darstellen und gemeinsam mit Kunden und Partnern besprechen – selbst wenn die Beteiligten weltweit verteilt sind. IAV hat in Frankfurt am Main ein eigenes Hochleistungs-Rechenzentrum aufgebaut, in dem die Daten sicher lagern und von dem aus sie schnell mit allen Partnern ausgetauscht werden können.

Noch 2018 wollen die IAV-Experten das erste Derivat kollaborativ, mithilfe virtueller Methoden und simulativer Absicherung, daten- und wissensvernetzt entwickeln. Es soll gelten: virtuell entwickeln, wo möglich, physische Absicherung, wo nötig. Ihr Ziel ist es, den neuen Ansatz bald auch bei einer kompletten Neuentwicklung einzusetzen. „Wir investieren nicht nur in die modernste Technik, sondern auch in die Qualifizierung unserer Mitarbeiter“, sagt Wolf. „Für die virtuelle Entwicklung brauchen wir Mitarbeiter, die sich problemlos in virtuellen Umgebungen bewegen können. Außerdem reden wir mit Partnern aus ganz anderen Branchen, etwa aus der Spieleentwicklung.“ Bereits 2020 will IAV das vernetzte und neue digitalisierte Arbeiten im gesamten Unternehmen einsetzen und so weiterhin für seine Kunden der optimale Entwicklungspartner sein.