Aktuelles
7. Dezember 2016

Wie Virtual und Augmented Reality den Schiffbau revolutionieren

Die Abteilung „Maritime Graphics“ des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD hat sich ganz den virtuellen Welten im Schiffbau verschrieben. Die Anwendungen könnten auch für Mittelständler und Familienunternehmen aus ganz andere Branchen interessant sein.

Der 1981 veröffentliche Spielfilm „Das Boot“ von Wolfgang Petersen sorgte damals für großes Aufsehen, sogar in Hollywood. Sehr beklemmend wirkte der Alltag der Crew an Bord des engen und düsteren U-Boots und zog die Zuschauer in ihren Bann. Eng geht es aber nicht nur in U-Booten zu, sondern auch in anderen Schiffen. Dort gibt es ebenfalls Bereiche, an denen Platz absolute Mangelware ist. „Bisher stellten diese Bereiche, etwa im Maschinenraum für Planer eine große Herausforderung dar. Aber dank der virtuellen Technologie lässt sich die Planung von engen Räumen heute sehr leicht optimieren“, sagt Prof. Uwe Freiherr von Lukas, Abteilungsleiter „Maritime Graphics“ und einer der Standortleiter des Fraunhofer IGD in Rostock.

Mit dem Menschmodell unterwegs

Die Fraunhofer-Abteilung hat hierfür Anwendungen entwickelt, die es ermöglichen, unterschiedliche Szenarien vorab durchzuspielen. Etwa mithilfe eines virtuellen Menschenmodells lässt sich in stark zugebauten Bereichen überprüfen, ob bestimmte Handlungen mit der Hand überhaupt noch durchführbar sind, zum Beispiel das Öffnen einer Klappe, um einen Filter auszutauschen zu können. Dazu wird der Benutzer in der VR-Umgebung über Sensoren erfasst und die virtuelle Hand an der betreffenden Stelle im Modell platziert. Damit aber nicht genug: „Mit dem Modell werden auch Kräfte und Belastungen sichtbar, die auf den Anwender einwirken. Ist etwa eine Komponente ungünstig angebracht, braucht es mitunter zu viel Kraft, diese zu bedienen. Oder der Rücken wird zu sehr in Mitleidenschaft gezogen. Ist das der Fall, leuchten die betreffenden Stellen rot auf und werden mit detaillierten Daten unterlegt“, erklärt von Lukas. Das virtuelle Menschenmodell ermöglicht es zudem, die ideale Position von sicherheitsrelevanten Instrumenten zu bestimmen: Per digital erzeugtem Sichtkegel weiß der Nutzer sofort, ob zum Beispiel eine Warnlampe im Sichtfeld liegt oder die Planung entsprechend angepasst werden muss. Ein Team von unterschiedlichen Leuten kann auch gemeinsam die virtuellen Schiffsräume betreten. Entweder treffen sie sich dazu an einem realen Ort und werden dort mit VR-Brillen ausgerüstet oder sie können sich über das Internet zuschalten. Die Ansichten werden alle synchronisiert, damit alle das Gleiche sehen. Der Clou: „Jeder Nutzer hat die Möglichkeit, digitale Post-its anzubringen, etwa an einer Stelle, an der ein Feuerlöscher fehlt. Diese Notizen werden anschließend gebündelt und allen zur Verfügung gestellt“, sagt von Lukas.

Simulation von Evakuierungen

Eine andere Lösung aus dem Hause Fraunhofer lässt sich für die 3D-Simulation einer Evakuierung von Passagieren einsetzen. Bisher gab es laut des Experten fast ausschließlich 2D-Anwendungen, bei denen die Menschen an Bord lediglich als Punkte auftauchten. „Bei uns hingegen werden aus allen Punkten Avatare, die gemeinsam durch das Schiff zu den Sammelpunkten laufen. Die Lösung hilft dabei, aufzuzeigen, an welchen Stellen im Schiff es bei der Evakuierung zur so genannten Klumpenbildung aufgrund von baulichen Engpässen kommt. Entweder können die Planer darauf reagieren, indem sie diesen kritischen Bereichen mehr Raum geben oder eine alternative Evakuierungsroute in den Fokus nehmen.“

Agieren im laufenden Prozess

Ein weiterer Bereich, in dem die Abteilung „Maritime Graphics“ aktiv ist, beschäftigt sich mit dem Einsatz von Augmented Reality im laufenden Produktionsprozess eines Schiffs. „Ein Schiff ist niemals zu 100 Prozent digital planbar, da es recht häufig Änderungen gibt, seien es Wünsche des Kunden oder Lieferschwierigkeiten von bestimmten Bauteilen. Vieles bleibt daher im Bauprozess den Werkern vor Ort überlassen, zum Beispiel wenn es darum geht, wie ein Rohr im Detail verlegt werden muss. Bisher arbeitete man hier gerne mit Kunststoffmodellen. Jetzt reicht ein Tablet, um per Augmented Reality in diesem Fall Form und Länge des Rohres zu bestimmen“, erläutert der Fraunhofer-Forscher.

Eine der größten Herausforderungen im Zusammenhang mit Lösungen rund um Virtual und Augmented Reality sieht von Lukas nicht in der Erstellung virtueller Welten auf Grundlage von CAD, sondern in der Verknüpfung unterschiedlicher Datenquellen. „Im Fall des Schiffsbaus hieße das, dass bei der virtuellen Planung beispielsweise automatisch alle relevanten Sicherheitsbestimmungen berücksichtigt werden, der Nutzer sie also nicht mehr mühsam händisch einpflegen muss. An solchen Dingen arbeiten wir gerade.“ -hf

www.igd-fraunhofer.de