Augmented Reality und Virtual Reality in der Industrie

Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) sind im Begriff, industrielle Entwicklungs-, Produktions- und Betriebsprozesse nachhaltig zu verändern: Von der Designentwicklung in der Automobilindustrie über die virtuelle Darstellung von Triebwerken in der Luftfahrt bis zur Kollisionsuntersuchung von Werkstücken im Maschinenbau bieten AR und VR grenzenlose Möglichkeiten. Die Vorteile liegen auf der Hand: Prozesse können effizienter gestaltet, Designs schon vorab optimiert und komplexe Maschinen intelligent gewartet werden.

AR und VR – was ist das überhaupt?

Im Zuge der Digitalisierung gehören Augmented Reality und Virtual Reality zu den Technologien, mit denen die größten Potenziale und Erwartungen verbunden sind. Doch was genau hat es mit der erweiterten (AR) und virtuellen (VR) Realität auf sich?

Die Virtual Reality ermöglicht es dem Nutzer, sich in einer virtuellen 360-Grad-Welt zu bewegen, diese von allen Seiten zu betrachten und je nach Anwendung sogar mit ihr zu interagieren. Seine reale Umgebung nimmt er dabei nicht mehr wahr. Vielmehr taucht er – beispielsweise mit einer VR-Brille – vollständig in die virtuelle Welt ein. Er hat so die Möglichkeit, Videos oder Bilder aus einer 360-Grad-Perspektive zu erleben und sich in der virtuellen Welt zu bewegen. Dank schnelleren und leistungsstärkeren Prozessoren, besseren Grafikkarten und hochauflösenden Kameras ergeben sich immer neue Anwendungsmöglichkeiten: Von realitätsgetreuen VR-Games über Simulatoren für Ausbildungszwecke bis zu Produktkonfiguratoren für neue Autos sind der Kreativität keine Grenzen gesetzt.

Die Augmented Reality unterscheidet sich in einem Punkt ganz maßgeblich von der Virtual Reality: Während der VR-Nutzer unabhängig von seinem Aufenthaltsort eine vollständig virtuelle Welt erlebt, muss der AR-Nutzer tatsächlich vor Ort sein und kann seine Wahrnehmung situationsgerecht erweitern und mit nützlichen Informationen anreichern. Typische Anwendungen sind beispielsweise Smartphone-Reiseführer, die Details zu Sehenswürdigkeiten live auf dem Bildschirm einblenden. Auch Spiele wie Pokémon Go oder Heads-up-Displays moderner Fahrzeuge erweitern die Realität des Nutzers und zählen zu den typischen AR-Anwendungen.

Ein weiterer Unterschied zwischen Virtual Reality und Augmented Reality liegt in der erforderlichen Hardware: Während für VR-Anwendungen eine VR-Brille oder ein Cardboard erforderlich ist, reicht bei vielen AR-Anwendungen schon ein modernes Smartphone oder ein Tablet. Einen Schritt weiter geht die Microsoft Hololens: Dabei handelt es sich um eine kabellose Brille, die autark arbeitet und den Nutzer mit virtuell eingespielten Objekten interagieren lässt.


Konkrete Anwendungsfelder in der Industrie

Ob im Automobilbau, der Luftfahrt oder dem Maschinenbau – die Technologien VR und AR eröffnen industriellen Unternehmen völlig neue Möglichkeiten. Die Automobilindustrie nutzt die neuen Technologien vor allem in den Bereichen Engineering, Produktion sowie Service und Maintenance. So sind Designer und Ingenieure mithilfe von AR beispielsweise in der Lage, Formen, Designs und Farben schon lange vor der Fertigung des ersten Prototyps visuell darzustellen und zu optimieren. In der Produktion hilft die erweiterte Realität den Mitarbeitern, manuelle Fertigungs- und Montageprozesse zu optimieren. Mit millimetergenauen Einblendungen gelingt es, die nächsten Arbeitsschritte visuell einzublenden und Einbaufehler effektiv zu vermeiden. Darüber hinaus können ganze Produktions- und Anlagenkomplexe mithilfe der Augmented Reality simuliert und optimiert werden: Durch die lagegerechte Einblendung noch nicht existierender Maschinen in reale Umgebungen können Materialflüsse simuliert und optimiert werden.

Auch im Bereich Service & Maintenance spielt die Technologie ihre Vorteile aus: Mechatroniker lernen am virtuellen Fahrzeug, wie sie beispielsweise den Motor auseinander bauen und einen neuen Zahnriemen montieren. Diese Möglichkeit bietet nicht nur ein großes wirtschaftliches Potenzial, sondern macht komplexe Arbeiten auch sehr viel sicherer.


 
 


Auch an der Luftfahrt geht die rasante Entwicklung nicht spurlos vorbei: Hier können Fluggerätmechaniker mithilfe virtueller Explosionsdarstellungen von Triebwerken anschaulich verstehen, welche Bauteile bestimmte technische Funktionen erfüllen. Diese Methodik ist nicht nur bei der Produktion, sondern insbesondere auch bei der Instandhaltung von Flugzeugen höchst effektiv und ermöglicht eine signifikante Reduktion der Einarbeitungszeit.

Ein Paradebeispiel für die gelungene Integration von Augmented Reality bietet die Airbus-Tochter Testia, die für den Flugzeugstruktur-Hersteller Spirit AeroSystems das Smart Augmented Reality Tool (SART) entwickelte. Das SART-System erlaubt es dem Inspektionspersonal von Spirit, im Rahmen der Qualitätskontrolle ein digitales Modell per Tablet-PC über das reale Bauteil zu legen und auf diese Weise non-konforme Bauteile zuverlässig zu identifizieren. Genau genommen handelt es sich bei dieser Lösung um eine Mixed Augmented Reality (MAR), da digitale Modelle mit realen Aufnahmen vermischt werden, um Abweichungen zu erkennen. Die Investition hat sich für Spirit schnell bezahlt gemacht: In der A380-Rumpfinspektion konnten die Inspektionszeiten für Systembefestigungsklammern beispielsweise von drei Wochen auf drei Tage reduziert werden.

Nicht nur die Flugzeughersteller, sondern auch die Passagiere werden von den Möglichkeiten der virtuellen und erweiterten Realität profitieren: Ein Blick in die Zukunft der Luftfahrt zeigt, welche Möglichkeiten sich beispielsweise in der Kabinenausstattung ergeben.


Realistische Steuerung eines Helikopters mit Hilfe der „Virtuellen Realität“











Durch eine VR Brille können beispielsweise Flugstunden in einem Helikopter realistisch dargestellt werden - © Patrick Holland-Moritz


Auch im Maschinenbau stoßen die Möglichkeiten durch VR und AR auf große Begeisterung. Im Bereich der CAM-Fertigung gelingt es beispielsweise, mithilfe einer virtuellen Visualisierung des Fertigungsverfahrens schon im Vorfeld eine präzise Kollisionsuntersuchung durchzuführen. Dabei kann der Ingenieur mithilfe einer VR-Brille prüfen, ob der Fräser oder Bohrer im Zuge des Bearbeitungsprozesses mit anderen Baugruppen oder der Einspannvorrichtung kollidiert.

Wie in der Automobilindustrie und der Luftfahrt werden erweiterte und virtuelle Realitäten auch im Maschinenbau besonders gerne bei der Instandhaltung von Maschinen eingesetzt. Die Anwendungen reichen von der Einblendung des erforderlichen Drehmoments beim Prüfen von Schraubverbindungen bis zur Darstellung des Wartungsplans in digitaler Form.

Die Nutzung von VR- und AR-Anwendungen beschränkt sich nicht auf wenige Branchen, sondern hat mittlerweile die ganze Hightech-Industrie erfasst. Von der Raumfahrt über den Schienenverkehr bis zur Medizintechnik helfen virtuelle und erweiterte Realitäten dabei, Prozesse nachhaltiger, schneller, kosteneffizienter und einfacher zu gestalten. Auch in puncto Arbeitssicherheit und Umweltschutz werden AR- und VR-Anwendungen einen wichtigen Beitrag leisten. So beeindruckend die aktuellen Möglichkeiten sind, so klar ist auch: Die Entwicklung ist noch längst nicht am Ende.


AR und VR – ein Blick in die Zukunft

Experten sind sich sicher, dass sich mit der Entwicklung schnellerer Prozessoren, besserer Software und noch leistungsfähigerer Kameras auch die Anwendungsgebiete der virtuellen und erweiterten Realität noch deutlich zunehmen werden. Während die Technologie bei Videospielen von den Nutzern schon als Standard wahrgenommen wird, steht die Entwicklung in der Industrie noch ganz am Anfang. Mit einer neuen Generation von AR- und VR-Brillen werden branchenübergreifend ganz neue Anwendungen geschaffen. In Zukunft ist es sogar durchaus denkbar, dass die erweiterte Realität nicht mehr über Brillen, sondern direkt über die Kontaktlinse oder ein Implantat an den Sehnerv übermittelt wird.


Übersetzungs-App, welche durch AR Schilder übersetzen kann



Durch Augmented Reality ist man beispielsweise in der Lage Schilder und Anweisungen zu Übersetzen – In der Zukunft ein wichtiges Tool für die Industrie - © Wikimedia CC3


ARTS ist hautnah dabei, wenn es um die Entwicklung innovativer VR- und AR-Anwendungen in der Industrie geht. Ob Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau, Automobilindustrie oder Bionic – wir sind immer auf der Suche nach motivierten Experten, die gemeinsam mit uns die Entwicklung der Industrie vorantreiben und visionäre Ideen und Vorstellungen verwirklichen möchten. Mit unserer Expertise und Erfahrung verschaffen wir unseren Kunden einen Vorsprung im Wettbewerb um die neuste und innovativste Technologie.

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