Image: Augmented und Virtual Reality in der AutomobilkonstruktionM PlanM PlanErst virtuell, dann Realität – Autohersteller nutzen VR und AR in Konstruktion und Kundenberatung | Zapp2Photo
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Augmented und Virtual Reality in der Auto­mo­bil­kon­struk­tion

Lesezeit ca.: 7 Minuten

Die weltweite Automobil­in­dus­trie befindet sich in einem historischen Wandel. Neue Technolo­gien wie alternative Antriebs­formen und die fortschrei­tende Digitali­sie­rung verändern diese nachhaltig. Dabei setzt die Branche vermehrt auf Augmented und Virtual Reality, die sich entlang der Wertschöp­fungs­kette einsetzen lassen – sei es bei der Entwicklung, Produktion, Service und Wartung bis hin zu Mitarbei­ter­trai­nings und dem Kundenkon­takt.

08. Mai 2019

Produktzy­klen werden in der Automobil­in­dus­trie immer kürzer: Die Entwicklung eines neuen Autos dauert heute durchschnitt­lich drei bis vier Jahre. Hersteller und Zulieferer sind damit wesentlich größerem Zeitdruck ausgesetzt als noch vor einigen Jahren. Sie müssen immer komplexere Systeme in immer kürzeren Abständen zur Serie bringen. Vor allem neue Elektrofahr­zeuge und autonome Fahrzeug­funk­tionen müssen angesichts des globalen Wettbewerbs rasch zur Marktreife gebracht werden. Jedoch ist die Entwicklung von Prototypen bis zur Serienreife sowie Mitarbei­ter­schu­lung und Wissenstransfer im Umgang mit neuen Technolo­gien besonders aufwendig. Dabei versprechen digitale Technolo­gien wie Augmented und Virtual Reality völlig Produkti­vi­täts­zu­wächse und Kostenein­spa­rungen. Sie ermöglichen effizien­tere Arbeitspro­zesse, innovative Ansätze sowie neue Wege der Zusammen­ar­beit. Nach einer Gemeinschafts­studie von Accenture und dem Bundesver­band Digitale Wirtschaft wird die Automobil­in­dus­trie weltweit bis 2020 rund 11,4 Milliarden Euro in derartige Technolo­gien investieren. Allen voran gehen deutsche Hersteller.

Spielerisch lernen

Als erster OEM weltweit etablierte Volkswagen die standort­über­grei­fende Zusammen­ar­beit per VR. Herzstück ist die Plattform „Volkswagen Digital Reality Hub", die sämtliche Anwendungen und Tools rund um die Bereiche Produktion und Logistik für die Marken Audi, Seat, Skoda und VW bündelt. Das Angebot umfasst unter anderem virtuelle Trainings­si­mu­la­tionen und Workshop­for­mate. Auszubil­dende von Audi trainieren per Datenbrille spielerisch Arbeitsvor­gänge im Warenlanger. Ein Gamifica­tion-Ansatz soll den Spaß und den Ehrgeiz fördern. Vergleichbar mit einem Videospiel kann der Trainings­teil­nehmer Punkte sammeln und mit jedem Level steigt der Schwierig­keits­grad. Werden zu Beginn die Arbeitsschritte noch anmoderiert, muss der Mitarbeiter im letzten Durchgang sämtliche Aufgaben selbständig erledigen. Für das Personal in den Autohäusern hat Audi ein VR-Modul für seine Partnerbe­triebe entwickeln lassen, um Vertriebs­mit­ar­beiter im Kundenkon­takt zu schulen. Die Trainings­ein­heit im virtuellen Autohaus konfrontiert die Teilnehmer mit unterschied­li­chen Situationen und Kundentypen. Für jede Handlung gibt es ein Scoring, die die Stimmung des Kunden widerspie­gelt. Über eine Rankingliste kann der Audi-Mitarbeiter sich deutschland­weit mit anderen Kollegen messen. Mercedes-Benz setzt Datenbrillen für virtuelle Klassenräume ein, um Händlern und Verkäufern die neusten Modelle vorzustellen und Wartungs­per­sonal Reparatur­rou­tinen an Fahrzeugen zu vermitteln.

In der Zukunft agieren

Für die Entwicklung von Prototypen steht den Ingenieuren und Designern bei VW oder Ford ein virtueller Arbeitsraum zur Verfügung. Die Mitarbeiter sind dort in Form von Avataren anwesend und arbeiten gemeinsam an 3D-Modellen von Fahrzeugen. Das funktioniert mit der von Microsoft entwickelten Mixed-Reality-Brille Hololens. Anwender können darüber mit 3D-Hologrammen interagieren – diese bewegen, verändern und in der realen Welt um sie herum verankern. Die Datenbrille erweitert die Realität für ihren Träger um animierte dreidimen­sio­nale Elemente, sozusagen AR und VR in einem. Hardware und Software sind direkt im Headset untergebracht, Kabel oder Verbindungen zu anderen Geräten werden nicht benötigt. Die Brille projiziert die mittels Gesten, Sprachbe­fehlen oder Kopf- und Augenbewe­gungen vorgenom­mene Änderungen an den 3D-Hologrammen direkt auf ein physisches Objekt. Bauteile, Interieur oder Lackfarbe können so in Sekunden­schnelle verändert werden – Anpassungen, die in der Realität Stunden oder gar Tage dauern würden. Mit der Technologie können internatio­nale Projektteams zeitgleich und ortsunab­hängig in Interaktion treten. Sämtliche Schritte werden direkt abgespei­chert und das virtuelle Modell aktualisiert sich entsprechend.

„Noch vor ein paar Jahren war das Science-Fiction. Heute wissen wir: Die nächsten Autos entwickeln wir so und nicht anders.“

Frank Ostermann, Leiter Virtual Engineering Lab bei VW in Wolfsburg

Produkti­ons­straßen per VR planen

Virtual Reality macht auch vor der Fabrik keinen Halt. Für den Bau des neuen 3er-Modells von BMW haben Anlagenplaner zusammen mit Mitarbei­tern der Produktion und Logistik die neue Fertigungs­strecke sowie spezielle Arbeitsplätze virtuell konzipiert und die Abläufe getestet. So konnten die Experten etwa den Platzbedarf der neuen Anlage schnell und unkompli­ziert beurteilen. Langwierige Aufbauten waren dadurch nicht mehr nötig und die Produktion anderer Modelle lief unter Einschrän­kungen weiter. Basis für diese Art der Planung sind digitali­sierte Fabrikdaten. Seit mehreren Jahren erfasst der Autobauer seine Werke digital. Dazu filmt und vermisst ein mit Kameras und Laserscan­nern ausgerüs­teter Trolley zunächst die Produkti­ons­hallen. Im Anschluss erstellt eine spezielle Software auf Basis der Aufnahmen ein 3-D-Abbild – inklusive technischer Ausstattung und mit allen weiteren baulichen Details. So können beispiels­weise Umbauten oder Modernisie­rungen genauer geplant werden Die Dokumenta­tionen sind bei BMW abrufbar in einer virtuellen Bibliothek.

Wartung leichter gemacht

In ferner Zukunft muss vielleicht ein Servicemit­ar­beiter nicht mehr vor Ort sein, weil er und der Kunde über AR dasselbe sehen und der Kunde den eingespielten Anweisungen folgen kann. Heute schon bekommen Servicetech­niker in Werkstätten per AR-Anwendungen Schritt für Schritt erklärt, wie sich Komponenten austauschen und reparieren lassen. Für das Ein-Liter-Auto XL1 von Volkswagen wurde für Service-Techniker eigens ein digitaler Leitfaden auf Tabletbasis entwickelt. Im Display wird die Fahrzeug­sil­hou­ette eingeblendet, die dem Mitarbeiter aufzeigt, welche Position zum Fahrzeug einzunehmen ist. Stimmen Silhouette und das Kamerabild überein, ist die Initiali­sie­rung des Systems erfolgreich abgeschlossen und die einzelnen Arbeitsschritte in das Live-Kamerabild eingeblendet. So erhält der Techniker entsprechende Informationen zu Werkzeugen, Montageein­stel­lungen und Prüfvorschriften. Smarte Datenbrillen ermöglichen auch die Live-Schalte zu einem Experten, die über die integrierte Kamera gleichfalls das Sichtfeld des Mitarbei­ters vor Ort im Blick haben und auf diese Weise gezielt weitere Hinweise geben können. Die Anwendungs­mög­lich­keiten im Wartungs- und Reparatur­be­reich zeigen auch Tests der NASA mit Hololens: Die Datenbrille kann bei schwierigen Reparatur­gängen nicht nur eine Videounter­hal­tung mit Fachpersonal auf der Erde aufbauen, sondern zusätzliche Informationen als holografi­sche Illustra­tionen unmittelbar in das Sichtfeld des Astronauten projizieren.

Probesitzen auf dem heimischen Sofa

Was früher die klassische Probefahrt mit dem Fahrzeug in spe war, lässt sich heute per VR erledigen. Der Kunde erlebt sein individuell konfiguriertes Auto wie in Realität, in jedem Detail. Dabei lässt sich der Wunschwagen von zuhause aus virtuell konfigurieren und in 3D aus einer 360-Grad-Perspektive betrachten. Unterschied­liche Umgebungen, Tageszeiten und Lichtver­hält­nisse können beim virtuellen Probesitzen simuliert werden. Überdies kann man das Interieur aus jedem Blickwinkel betrachten. Und es erlaubt auch einen Blick unter die Motorhaube. Ebenso sind Sneak Previews zu künftigen Innovationen abrufbar. Audi setzt eine solche Technik bereits in Autohäusern ein. Mit dem Intuitive Car Finder verspricht Volkswagen sogar die Möglichkeit, sich seinen neuen Wagen quasi anhand von Gedanken auszusuchen. Ein Film wird dem Betrachter gezeigt. Dabei dienen emotionale Szenen, die übrigens ganz ohne Auto auskommen, als neuronale Stimuli. Ein passendes Headset misst währenddessen die Gehirnströme und ein auf KI basierter Algorithmus analysiert, welches Modell am besten zu den unterbewussten Wünschen und Bedürfnissen des Interessenten passt.

Von der Datenbrille zur Datenpupille

Während smarte Datenbrillen teils noch klobig und schwer sind, wird auf Hochtouren an neuen Modellen geforscht und gearbeitet. Anfang 2018 haben die Deutsche Telekom und der Optik-Konzern Carl Zeiss das Start-up Tooz Technolo­gies ins Leben gerufen. Deren Brille ist kaum noch von einer normalen Brille zu unterscheiden. Der Clou: Die Prozessor­leis­tung, sämtliche Daten und sogar das Betriebs­system laufen in der Cloud, währen die smarte Brille Sensordaten aufnimmt und Inhalte auf die Gläser projiziert. Dadurch werden Akku und Gestell filigraner. Der Wissenschaftler Babak Parviz geht noch einen Schritt weiter. Der Urvater der Google Glass präsentierte schon vor einigen Jahren die erste smarte Kontaktlinse für die Pupille. Per Datenfunk werden die Informationen auf das Display übertragen. Für den Nutzer scheinen die Bilder frei im Raum zu schweben. Seit diesem technolo­gi­schen Durchbruch forschen und arbeiten gleich mehrere Unternehmen an der Kommerzia­li­sie­rung, die eine neue Form des Sehens ermöglichen soll. 2016 hat sich Elektronik-Hersteller Samsung eine smarte Kontaktlinse patentieren lassen. Darin sind eine Kamera, Bewegungs­sen­soren und ein Display vereint. Nutzer interagieren per Blinzelbe­we­gung. So wählt man beispiels­weise per Lidschlag eine Option aus. Darüber hinaus ist sie AR-fähig, um das, was man mit dem Auge sieht, mit zusätzli­chen Informationen zu ergänzen. Ein Wimpernschlag, der früher oder später auch in der Automobil­in­dus­trie ordentlich für Furore sorgen wird.