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Produktentwicklung mit Virtual und Augmented Reality (VR/AR)

Endlich ist es soweit: Der Prototyp des neu entwickelten Elektromotors soll zum ersten Mal in das Gehäuse montiert werden. Alles läuft reibungslos. Der Motor passt in die vorgesehene Aussparung und mit einer kleinen Drehung findet er seinen Platz in der Aufhängung. Die erste Schraube wird schnell angezogen. Auch die zweite Schraube kann ohne großen Aufwand platziert werden.

Oft kommt es anders als gedacht

Doch dann gerät das Ganze ins Stocken. Der Platz reicht nicht aus, um den Schraubendreher wirkungsvoll anzusetzen. Es bedarf einiger Verrenkungen, bis der Motor schließlich sicher verankert ist. Für die spätere Serienproduktion ist diese Lösung nicht praktikabel, denn dann muss die Montage schnell und einfach gelingen.

Für die Produktentwickler bedeutet das, dass sie die Konstruktion noch einmal verändern und ein neues Modell anfertigen müssen.

Gut, dass dieser Testlauf als 3D-Simulation abläuft und die Bauteile bisher nur als virtuelle Objekte existieren. Ansonsten wäre die Änderung extrem kostspielig.

Virtual Reality – Erfahrungen kosten weniger Lehrgeld

So aber können die Entwickler die Erfahrungen aus dem in der virtuellen Realität simulierten Einbau einfach in die Geometrie des CAD-Programms einfließen lassen. Sie können die notwendigen Anpassungen vornehmen und mit dem dann neu errechneten Modell die nächste Simulation des Einbaus durchführen. Der Vorteil: So lassen sich Fertigungskosten und Entwicklungszeit für den Bau eines weiteren Prototypen einsparen – und die Entwicklungszeit des Produkts (Time-to-Market) wird verkürzt.

Die Entwicklung von Produkten und Produktionsanlagen ist ein komplexer und kostspieliger Prozess. Der Weg verläuft meist nicht geradlinig, sondern nimmt Umwege, gerät in Sackgassen oder verlangt schwierige Entscheidungen zwischen verschiedenen möglichen Lösungsansätzen. Je schneller falsche Ansätze verworfen oder korrigiert werden, desto schneller gelangt ein Produkt zur Marktreife – und desto geringer sind am Ende die Entwicklungskosten. Virtual-Reality-Lösungen leisten bei der Optimierung des Entwicklungsprozesses wertvolle Hilfe.

Je früher Virtual-Reality-Verfahren eingesetzt werden, desto besser

Je früher Virtual-Reality-Verfahren im Produktentstehungsprozess zum Einsatz kommen, desto größer sind die Vorteile in Bezug auf Zeit und Kosten.

Dank der virtuellen Mock-Ups erhält man schnelleres und besseres Feedback der Mitglieder des interdisziplinären Entwicklungsteams, da die immersive, dreidimensionale Darstellung der Objekte auch den Mitarbeitern aus der Leitungsebene, die weniger mit der Konstruktion vertraut sind, eine realitätsnahe Vorstellung ermöglicht.

Mit Virtual Reality (VR) lassen sich Verbesserungen ohne physisches Modell erreichen

Virtual Reality (VR) macht mithilfe der computergestützten dreidimensionalen Darstellung Gegenstände oder Umgebungen für den Nutzer realitätsnah erfahrbar – und zwar ganz ohne physische Objekte. VR wird bereits in Marketinganwendungen genutzt und kommt zunehmend auch in der Produktentwicklung zum Einsatz.

Virtuelle Objekte lassen sich drehen, zoomen oder sogar aufschneiden, um einen Blick in das Innere des Produkts zu werfen. Eine derart anschauliche Darstellung vereinfacht die Meinungsbildung der Teammitglieder und beschleunigt den Entscheidungsprozess erheblich.

Verbesserungsvorschläge lassen sich einarbeiten, bevor auch nur ein einziges reales Modell angefertigt wurde. Im Ergebnis verringert sich der Aufwand, der durch Iterationsschleifen während der Produktentwicklung entsteht – ohne negative Auswirkungen auf die Produktqualität.

Mit VR/AR kommen Experten und Entscheider schneller zum Ziel

VR hat einen besonderen Nutzen für die Kommunikation zwischen Experten und Entscheidern. Denn die Visualisierung mittels VR erleichtert erheblich die Entscheidungsfindung in Projekten und reduziert dabei den Zeitaufwand.

Ein weiterer großer Vorteil von VR ist, dass damit in allen Phasen (Konzept, Design, Entwicklung, Produktion) unmittelbares Feedback von Entscheidern, Kunden oder Mitarbeitern möglich ist, statt wie früher erst zum finalen Stand eines Produkts. So lässt sich eine virtuelle Absicherung durchführen und eventuell nötige Änderungen können in jeder Phase mit geringerem finanziellen Aufwand umgesetzt werden.

Mit VR-Technologien geht für viele Branchen viel mehr

Die industriellen Einsatzgebiete für Virtual Reality und Augmented Reality sind breit gefächert. Nicht nur die Unternehmen der Automobilindustrie, die als Vorreiter bei der Nutzung der visuellen 3D-Technologien gelten, können davon profitieren, sondern jede Branche, die Produkte entwickelt und/oder herstellt. Einsatzgebiete gibt es ebenso in der Medizin, der Touristik, der Architektur, im Einzelhandel oder im Wartungs- und Reparaturdienstleistungssektor.

In einem sehr frühen Stadium der Produktentstehung können Entwickler mit VR-Technologien kostengünstig Designstudien erstellen und so die Wirkung unterschiedlicher Konturführungen visualisieren.

VR kann Designern helfen, die Wirkung von Materialien und Farben eines Produkts zu erfahren. Physiksimulationen können genauso durchgeführt werden wie die digitale Erstellung von Versuchsaufbauten (Mock-Ups) aus dreidimensionalen Konstruktionsdaten. Virtual Reality unterstützt die Entwicklung und Konstruktion einzelner Bauteile oder vollständiger Produkte und leistet sogar bei der Planung kompletter Produktionsstraßen und ganzer Fabriken wertvolle Dienste.

Im späteren Stadium der Produktentwicklung lassen sich virtuelle Prototypen errechnen, die wie physische Prototypen analysiert werden können. Dadurch wird es möglich, auch Vorgänge darzustellen, die mit realen Prototypen nur schwer erfassbar sind, weil sie entweder sehr schnell oder sehr langsam ablaufen oder in der Realität vielleicht gar nicht sichtbar werden (z.B. minimale Verformungen durch Temperatureinflüsse).

Der nächste Schritt im Produktentstehungsprozess ist die Simulation der Produktion. Ziel ist es, die bestmögliche Fertigungseinheit und optimierte Betriebsparameter der Herstellung zu ermitteln.

Schließlich bleibt die Aufgabe, die komplette Produktionsanlage für das Produkt oder ganze Fertigungsstraßen zu entwickeln. Auch hier können mit Virtual-Reality-Anwendungen in erheblichem Umfang Zeit und Kosten eingespart werden.

Möchten Sie tiefer in das Thema „VR/AR in der Produktentwicklung“ einsteigen? Hier finden Sie weiterführenden Informationen aus der Feynsinn/EDAG-Praxis:

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