3D-Hologramme für Prototyping u. Wartung

Visualisierung neu gedacht

6. Dezember 2022, 11:46 Uhr | Andreas Knoll
Die Wartung von Industrierobotern geht mittels 3D-Hologrammen leichter von der Hand.
Die Wartung von Industrierobotern geht mittels 3D-Hologrammen leichter von der Hand.
© Holo-Light

Augmented Reality (AR) ist mittlerweile dem Prototypenstadium entwachsen und lässt sich in vielerlei 3D-Visualisierungsanwendungen bei Prototyping, Schulung oder Wartung einsetzen. Holo-Light bietet umfassende Lösungen dafür. Gabriele Zocchi, dort Technical Product Owner, erläutert die Hintergründe.

Das Unternehmen Holo-Light ist in Ismaning bei München ansässig und unterhält Standorte im österreichischen Innsbruck sowie in Durham, North Carolina.

Elektronik: Welche Bedeutung wird AR künftig in der Industrie haben?

Gabriele Zocchi: AR erweckt Objekte, die mithilfe von CAD-Systemen erstellt wurden, sozusagen zum Leben. Die Möglichkeit, das Hologramm eines einzelnen Objekts oder einer Baugruppe im Maßstab 1:1 – perfekt positioniert und überlagert mit physischen Objekten in der realen Arbeitsumgebung – darzustellen, optimiert und vereinfacht nicht nur bestehende Arbeitsprozesse, sondern eröffnet auch ganz neue Möglichkeiten.

AR ist hinsichtlich der Nutzungsmöglichkeiten eine sehr flexible Technologie. Eine der wichtigsten ist die Verwendung mittels Head-Mounted Displays (HMD), um 3D-Modelle in Design und Konstruktion zu visualisieren. Aber auch via Smart Glasses und andere mobile Geräte ist es möglich, mit Produkt-Metadaten und damit zusammenhängenden Informationssätzen zu arbeiten. Das erleichtert Tasks in verschiedenen weiteren Bereichen, etwa in Marketing, Vertrieb, Wartung und Support.

Bei welchen Anwendungen bietet sich die Nutzung von AR an?

Das Prototyping ist seit jeher nicht nur die wichtigste Phase eines erfolgreichen Fertigungsprozesses, sondern auch eine der aufwendigsten und teuersten. Die Einführung des Digital Prototyping hat dank des Konzepts der digitalen Kontinuität und dank CAD-to-Asset als Vorläufer des digitalen Zwillings geholfen, Dauer und Kosten des Prototyping-Prozesses zu senken. Der 3D-Druck hat später einige der Beschränkungen des Digital Prototyping aufgehoben. Er ermöglicht die Herstellung von Produktteilen auf Abruf in angemessener Zeit und zu erschwinglichen Kosten. Dennoch sind aufgrund spezifischer Produkt- eigenschaften nach wie vor viele Phasen des Prototyping-Prozesses herausfordernd.

Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+
Gabriele Zocchi ist Technical Product Owner bei Holo-Light
Gabriele Zocchi ist Technical Product Owner bei Holo-Light.
© Holo-Light

Hier ist AR eine effiziente und kostengünstige Lösung, wenn die zweidimensionale Oberfläche eines Bildschirms nicht den notwendigen Input für die Entscheidungsfindung liefert und die Herstellung eines physischen Prototyps sehr teuer wäre. Iterationen der Entwürfe lassen sich in Sekundenschnelle visualisieren, und zwar von allen am Produktentstehungsprozess Beteiligten – denn AR ist eine einfach und intuitiv zu bedienende, dabei sehr präzise Technologie. Dank AR ist es möglich, den 3D-Druck nur sporadisch oder erst in einer späten Phase einzusetzen.

Ingenieure können zudem in der Produktentwicklung physische Komponenten und holografische 3D-Teile zeitgleich verwenden, um Montage, Qualität und Wartungsarbeiten zu bewerten. Ebenso können sie Hologramme für die Entscheidungsfindung mit verschiedenen Stakeholdern und Drittanbietern heranziehen.

Darüber hinaus erleichtern Hologramme sicherheitskritische Aufgaben – etwa bei Produkten, deren Herstellungsweise oder Materialien potenziell gefährdend sind. AR-Lösungen bieten zudem mit Multi-User-Modus Vorteile für die globale Zusammenarbeit.

Heutzutage sind Konstrukteure, Ingenieure und Zulieferer häufig über verschiedene Länder verteilt, sodass die Zusammenarbeit auf Videokonferenzen oder Reisen beruht. Beides geht mit Herausforderungen und Einschränkungen beim Zugriff und bei der gemeinsamen Nutzung von Daten und physischen Objekten einher. Multi-User-Sitzungen in AR schaffen hier Abhilfe und ermöglichen es, Entscheidungen innerhalb weniger Minuten zu treffen.

Schulung und Wartung sind zwei weitere Prozesse, für die AR große Vorteile bietet. Schulungen können bereits vor der Herstellung des Endprodukts beginnen, und Mitarbeiter auf jeder Fertigungsebene können mit Produktteilen, Baugruppen und Vorgängen arbeiten. Auch für die Identifizierung von Schäden und Defekten stellen holografische digitale Zwillinge eine einfache und interaktive Möglichkeit dar und können zudem eine geführte Demontageanleitung bieten.

An welchen Stellen und in welchen Situationen lässt sich AR noch gezielt einsetzen?

Wenn sich Unternehmen mit den Benefits von AR beschäftigen, konzentrieren sie sich oft auf das herzustellende Produkt an sich und lassen den Fertigungsprozess eher außen vor. Dabei ist AR ein unglaublich wertvolles Hilfsmittel für dessen Gestaltung. Riesige Maschinen können als Hologramme in der Produktionsanlage positioniert, große Anlagen vollständig visualisiert und sämtliche Interaktionen zwischen den verschiedenen Maschinen simuliert werden, um Produktionsschritte, Sicherheitsbereiche, Logistik und mehr zu bewerten. Merkmale wie Objektgröße, Gewicht, Materialzusammensetzung und -eigenschaften spielen dabei keine Rolle.

Auch Logistik und Betrieb profitieren von holografischen Visualisierungen. Weil diese es ihnen ermöglichen, mit virtuellen Objekten in tatsächlicher Größe und mit realem Volumen zu arbeiten, können sie den Raumbedarf für Lagerung und Versand einschätzen.

Zitat von Garbriele Zocci, Holo-Light
Zitat von Garbriele Zocci, Holo-Light
© Holo-Light

Hologramme sind darüber hinaus ein effizientes Mittel, um Produkte an jedem beliebigen Ort zu zeigen, und bieten umfassende Möglichkeiten für die Darstellung von Produktmerkmalen und -eigenschaften. Der Verwendung von 3D-Hologrammen sind praktisch keine Grenzen gesetzt.

Wie können Bedienung und Visualisierung per AR mit etablierten Bedien- und Visualisierungskonzepten wie etwa Touchscreen/Multitouch, elektromechanischen Bedienelementen sowie Panels zusammenwirken?

AR, wie wir sie bei Holo-Light handhaben, hat einen großen Vorteil gegenüber vielen anderen modernen Visualisierungssystemen. Mit AR ist es möglich, nahtlos von einer Aufgabe, die physische Interaktion mit realen Objekten erfordert, zu einer Aufgabe mit Hologrammen zu wechseln. Darüber hinaus ist AR eine unterbrechungsfreie Technologie: Hologramme lassen sich beliebig manipulieren und jederzeit in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzen. Dies ist selbst für unerfahrene Benutzer einfach zu bewerkstelligen. Und AR kann ortsunabhängig in beliebigen Arbeitsumgebungen genutzt werden.

Bei der Wartung von Turbinen erweisen sich 3D-Hologramme als hilfreich
Bei der Wartung von Turbinen erweisen sich 3D-Hologramme als hilfreich.
© Holo-Light

Die Wahl des richtigen Headsets ist essenziell, um etablierte Arbeitsprozesse fortzuführen und zugleich die Vorteile von AR zu nutzen. Unser Haupt-Zielgerät ist die Microsoft HoloLens 2. Deren durchsichtiges, bei Bedarf hochklappbares Display erlaubt es, sich gefährdungsfrei zu bewegen. Zudem lässt sich die HoloLens auch zusammen mit Korrekturbrillen tragen. Diese Eigenschaften machen es jedem einfach, AR zu bereits vorhandenen Lösungen und Hardware hinzuzufügen.

Welche Vor- und Nachteile haben die verschiedenen AR-Hard- und Softwarelösungen, und welche Aspekte sind bei der Anschaffung einer AR-Lösung zu beachten?

Für alle Arten von AR-Geräten sind auf dem Markt Softwarelösungen erhältlich, die verschiedene Arbeitsszenarien und Geschäftsprozesse auf unterschiedliche Weise unterstützen. Wie erwähnt, erfordert die Einführung dieser Lösungen eine Bewertung der Arbeitsumgebung, der Aufgabe und der als Hologramme visualisierten Daten.

Die ausgereiftesten Lösungen zielen auf tragbare Geräte ab, die den Benutzern völlige Freiheit bei der Interaktion mit komplexen 3D-Daten lassen und dabei minimale Kompromisse eingehen. Wenn sie auf Geräten wie Tablets und Smartphones beruhen, ermöglichen sie in vielen Fällen eine hochwertige Visualisierung von 3D-Modellen, bieten aber aufgrund der Beschaffenheit der Endgeräte nur begrenzt Interaktion und Erlebnis. Geräte wie Smart Glasses wiederum bieten ein hohes Maß an Mobilität und Interaktion, aber nur sehr eingeschränkte Möglichkeiten der Datenvisualisierung, und zielen meist auf Aufgaben ab, bei denen eher mit Produktmetadaten gearbeitet wird.

Die Integration der genannten Lösungen ist recht unterschiedlich. Lösungen, die auf Geräten wie Tablets oder Smart Glasses beruhen, erfordern unter Umständen eine tiefere Integration zwischen der bestehenden Unternehmensdatenlösung und der Software, die mit den Geräten arbeitet. Um beispielsweise Produkt-Metadaten in Smart Glasses anzuzeigen, ist eine mehr oder weniger zeitaufwendige IT-Systemintegration erforderlich.

HMD wie die HoloLens 2 hingegen sind für die Visualisierung von CAD-Daten oft in wenigen Schritten bereit. Das Laden, die Visualisierung und die Nutzung von 3D-Daten sind unkompliziert – Nutzer profitieren sofort von den während der Arbeitssitzung gesammelten Daten.

Kleine und mittelgroße Unternehmen sind von der Anzahl der verfügbaren Lösungen und Geräte schnell überwältigt. Der Drang, etwas Effizientes einzuführen, kann dazu führen, dass eine AR-Lösung angeschafft wird, die letztendlich nicht die erwarteten Vorteile bietet. Große Unternehmen haben meist eine eigene, entsprechend besetzte IT-Abteilung. Was zunächst wie ein Vorteil erscheint, kann unserer Erfahrung nach aber auch dazu führen, dass der Evaluierungsprozess stark von den technischen Merkmalen der Software- oder Hardwarelösung bestimmt und der konkrete Nutzen außer Acht gelassen wird.

Wir bei Holo-Light ermutigen deshalb unsere Kunden dazu, gezielt mit uns zu besprechen, was die Bedürfnisse und Anforderungen des Unternehmens an AR sind. Wir werfen einen Blick auf die bestehenden Prozesse und gleichen die Möglichkeiten von AR mit spezifischen Aufgaben ab, um die konkreten Vorteile herauszukristallisieren und den Return of Investment der potenziellen AR-Lösung zu bestimmen.


  1. Visualisierung neu gedacht
  2. Worin unterscheidet sich AR, wenn sie in der Entwicklung von Produkten eingesetzt wird, von der »klassischen« Simulation?

Verwandte Artikel

WEKA FACHMEDIEN GmbH