Greifbare industrielle 3D Simulation

Der 3D Film hat uns Technologien für das räumliche Betrachten einfacher nutzbar und bezahlbarer gemacht. Um in 3D Szenarien interaktiv einzutauchen bedarf es weiterer Möglichkeiten, um Handlungen realistischer auszuführen und erleben zu können.

Es war eine lange Reise von den ersten 3D Bildern der Gebrüder Lumière 1895 bis zum ersten 3D Stummfilm 1927 „The Power of Love“. Deutschlands 3D Filmproduktion „Zum Greifen nah“ aus dem Jahre 1937 im Polarisationsverfahren hatte somit einen bezeichneten Titel für das räumliche Erlebnis der Szenarien. Mittlerweile haben bereits Millionen von Menschen den Genuss aktueller 3D Filmtitel erleben dürfen, die wirklich eine beachtliche Reife des Bildes und der Darstellungsqualität erzielen.

Begreifbar mit den Händen sind die Objekte allerdings für den Filmbetrachter nicht, auch wenn sie noch so räumlich und nahe erscheinen mögen. Die Sinne der haptischen Wahrnehmung beim Menschen sind für realistische Szenarien innerhalb von Simulationen ein wichtiger Faktor, auch wenn wir durch unsere Medien zum „Sehmenschen“
geprägt wurden, so ist doch der Tastsinn mit den Informationen über Druck, Berührung, Vibration, Temperatur und Schmerz eine wichtige Komponente der menschlichen Erfahrungswelt. Diese sehr komplexen Informationen unseres Körpers stellen hohe Ansprüche an die Technologie haptischer Systeme, da diese meist nur Teilbereiche
des Tastsinns realistisch in der Simulation umsetzen können. Das Prinzip der Kraftrückkopplung, indem mittels Motoren und Sensoren Kräfte auf die Hand des Benutzers ausgeübt werden, hat in gewissen Bereichen der Trainingssimulation und Produktentwicklung mittlerweile einen hohen Stellenwert, da sie helfen Betrachtungen mit virtuellen Objekten und Produkten realistischer zu gestalten und somit die Ergebnisse zu verbessern. Einsatzgebiete sind hier die Fernsteuerung von Robotern, wobei der Bediener die Hantierung mit Objekten spürbar erlebt. Montage, Service und Fertigungs-Simulationen in Automobil, Luft- und Raumfahrt gewinnen durch physikalische Betrachtungen und genauere
Ergebnisse. Für medizinische Anwendungen haben sich mittlerweile neue interessante Anwendungsgebiete vom einfachen Massageroboter, der sich auf den Patienten einstellt bis beispielsweise zur Unterstützung von Operationen durch Roboter, die die Hände des Operateurs durch gefühlte Rückkopplung besser unterstützen und leiten, wo das Sehen nicht ausreicht.

Realistische Simulationen benötigen idealerweise Menschmodelle, um ergonomische Betrachtungen als auch Zugänglichkeit, Optimierung und Machbarkeit von Abläufen der Arbeitswelt aber auch des alltäglichen Lebens durchzuführen. So überprüft Toyota beispielsweise die Arbeitsplätze in der Produktion auf deren Gefahrenpotential, um Arbeitsunfälle zu verhindern und die Belastung der Arbeitnehmer im Produktionsablauf besser beurteilen zu können. Weltweit nutzen zunehmend mehr Automobil Hersteller Menschmodelle in
frühen Planungsphasen, um Ergonomie der Fahrzeuge und auch die Produktionsabläufe zu optimieren.

PSA Peugeot Citroen nutzen Haption 6D Force-Feedback umfangreich bei der Montagesimulation in frühen Planungsphasen als auch Menschmodelle für ergonomische Analysen von Produkt und Produktion. Bereits seit 2006 nutzt Airbus für Montagesimulation Haption 6D Force-Feedbacksysteme um Montage Arbeiten bereits in der Planungsphase
an virtuellen Objekten optimieren zu können. Mittlerweile nutzen Firmen wie Lockheed Martin, Boing, Nasa, u.a. interaktive Menschmodelle in Kombination mit Haptik um die Arbeitsabläufe in frühen Planungsstadien zu optimieren und zu überprüfen. Hierbei schlüpfen die Ingenieure und Entwickler in Motion Tracking Anzüge, die über Infrarot
Blitze die Position im Raum erkennen und somit die Positionen und Bewegungen der Personen ohne merkliche Zeitverzögerung in der virtuellen Szene abbilden. Somit steigen die Bediener in virtuelle Szenarien und können die Designs, Planungen und Entwicklungen bereits in frühen Phasen realitätsnah erleben und somit die Entwicklungszyklen
verkürzen helfen.

Was Heute für manchen Leser noch wie Science Fiction klingen mag, könnte Morgen bereits in der täglichen Praxis von Ingenieuren, Planern und Entwicklern zum täglichen Arbeitsablauf gehören.

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