Von der Datenbrille zur VR-Cave Virtual Reality dringt in die Produktentwicklung vor

Virtuelle Realität in der Praxis
Virtuelle Realität in der Praxis

Virtual Reality ist einer breiteren Öffentlichkeit hauptsächlich durch Datenbrillen bekannt. Es gibt aber auch große, professionelle Systeme, die in der Produktentwicklung gute Dienste leisten können.

Dr.-Ing. Nadine Schlüter, tätig als Projektleiterin am Fachgebiet für Produktsicherheit und Qualitätswesen der Bergischen Universität Wuppertal, als stellvertretende DGQ-Regionalkreisleiterin im Ruhrgebiet sowie im Leitungsteam des DGQ-Fachkreises ”Qualitätsberufe der Zukunft“, informiert über Möglichkeiten und Grenzen der Virtual Reality in der Produktentwicklung.

Markt&Technik: Beim Begriff »Virtual Reality« denke ich in erster Linie an die Google-Brille oder sonstige Datenbrillen, die als zusätzliches HMI in der Produktion zum Einsatz kommen. Was bedeutet Virtual Reality in der Produktentwicklung?

Dr.-Ing. Nadine Schlüter: Die Virtual Reality (VR) ist sehr vielfältig. Die »kleinste« Variante, sie in der Produktentwicklung umzusetzen, ist die aus der Unterhaltungselektronik bekannte Datenbrille. Auch der sogenannte Infopoint, ein 3D-TV mit entsprechender Brille, gehört zu den kleineren Einheiten. Professionellere Systeme arbeiten mit Powerwalls, die mit entsprechenden Projektoren von hinten beleuchtet werden. Werden mehrere Wände aufeinander abgestimmt genutzt, schaffen sie einen dreidimensionalen Projektionsraum, eine sogenannte VR-Cave. Systeme, die mit Eye-Tracking arbeiten, registrieren Position und Bewegungen des Nutzers und passen die Visualisierung der VR entsprechend dynamisch an. So zeigt die VR das abgebildete Auto von unten, wenn der Nutzer in die Hocke geht.

Für die Produktentwicklung ergibt sich somit eine Vielzahl von Varianten, die je nach Einsatzgebiet unterschiedlich gut geeignet sind. Daher sollte immer zunächst geklärt werden, was ein Unternehmen mit der VR genau erreichen will und wie die Rahmenbedingungen sind, bevor die Entscheidung für oder gegen ein System getroffen wird.

Bei der Entwicklung welcher Art von Produkten ist der Einsatz von VR-Techniken sinnvoll?

Der Einsatz von VR in der Produktentwicklung ist vor allem bei komplexen Produkten wie Investitionsgütern oder Automatisierungssystemen sinnvoll, um auf konkrete Probleme im Detail zu fokussieren. So können Sie bei einer Produktionsanlage die Wege der Mitarbeiter und die nötigen Fluchtentriegelungen in kürzester Zeit mit dem Kunden durchsprechen. Konkrete Vorschläge für Produkte und deren Einbau können Sie direkt unterbreiten. Oder aber Sie können die Wärmeflüsse in einer neuen Heizanlage während der Konzeptphase durchsprechen, indem Sie sie einblenden.

Bei simplen Konsumgütern ist die Nutzung der VR in der Produktentwicklung wenig sinnvoll. Die Stärke der VR ist die Skalierung, sprich die Vergrößerung oder Verkleinerung sehr kleiner oder großer, komplexer Produkte, um sie besser zu verstehen. Auch die Abbildung von Informationen zu einem konkreten Thema wie Wärmeflüsse, Lärm, Personenwege oder Warenströme ist möglich. Auf Basis dieser Informationen lässt sich der Entwicklungsprozess verbessern. Bei wenig komplexen Produkten wie Schrauben oder Stühlen reichen CAD- und CAQ-Programme aus.

Welche Möglichkeiten gibt es, VR in der Produktentwicklung einzusetzen? Welche Techniken kommen dafür in Frage?

Wie sich VR effizient einsetzen lässt, damit hat sich das Projekt »VitAmIn« der Forschungsgemeinschaft Qualität e.V. (FQS), einer Tochter der Deutschen Gesellschaft für Qualität (DGQ), gemeinsam mit der Bergischen Universität Wuppertal und der Universität Stuttgart beschäftigt. Im Rahmen des Projekts haben wir mit einer sechswandigen VR-Cave eine Produktionsanlage geplant und ein Turbo-Package, ein Blockheizkraftwerk für zuhause, neu entwickelt.

Hierbei haben ein Kunde und der Chefentwickler eines unserer »VitAmIn«-Partnerunternehmen geprüft, ob alle Anforderungen des Kunden erfüllt sind, die der Qualitätsingenieur des Partnerunternehmens zuvor aufbereitet hatte. Außerdem haben Kunde und Chefentwickler zusätzliche Ideen zur Optimierung erarbeitet. Der Qualitätsingenieur konnte durch sein Methodenwissen die Diskussion zielgerichtet mitlenken und die Erkenntnisse in die entsprechenden Abteilungen zurückführen. Alle Beteiligten waren sehr zufrieden, nicht nur, weil innerhalb eines einstündigen Meetings sehr viel erreicht wurde. Die VR verbesserte auch die Kommunikation. Jeder konnte direkt „sehen“, worüber gesprochen wurde.

Eine sechswandige VR-Cave ist aber nicht immer nötig. Für den Einstieg ist eine Powerwall schon ein High-End-Produkt. Der Einsatz von Datenbrillen als Low-Budget-Version dagegen ist in der kundenintegrierten Produktentwicklung weniger geeignet. Indirekte Kommunikationssignale wie Mimik und Körperhaltung gehen beim Tragen der Brillen verloren, was gerade im Umgang mit Kunden nicht unterschätzt werden sollte.

Wir empfehlen zudem, die VR bereits sehr früh in der Produktentwicklung einzusetzen. Selbst wenn nur ein grober Konzeptentwurf vorlag, half uns die VR dabei, den Entwicklungsprozess zu justieren, so dass Fehler bereits vor ihrer Entstehung vermieden wurden. Das spart Geld.