Mixed Reality treibt die strukturelle Fertigung voran

Jul 30, 2023

Mithilfe von Mixed Reality kann ein Prüfer das digitale Modell betrachten, das über der tatsächlichen Installation platziert ist. Foto zur Verfügung gestellt

Mixed Reality ist einer der vielversprechendsten Fortschritte, die die Baubranche vorantreiben. Es hat das Potenzial, die Entwurfs-, Bau- und Betriebserfahrung für jede Person, die an einem Projekt beteiligt ist, zu vereinfachen. Es überträgt konstruierbare Modelle und die darin enthaltenen Daten über den Computerbildschirm hinaus in die physische Welt und öffnet so die Tür für echte Zusammenarbeit und weniger Verschwendung.

Stellen Sie sich ein Projekt vor, bei dem alle Teammitglieder Zugriff auf Mixed-Reality-Headsets haben. In der Werkstatt nutzen die Teams diese Technologie, um die Fertigung zu koordinieren und zu orchestrieren. Draußen vor Ort greifen andere auf die gleichen Modelle zurück, um eine genaue Installation sicherzustellen. Viele dieser Anwendungsfälle werden bereits heute umgesetzt.

Über seine Headsets erhält das Fab-Shop-Team eine Benachrichtigung, dass eine Baugruppe zur Fertigung bereit ist. Sie greifen auf das Modell zu, richten es am Fertigungsbereich aus und betrachten es im Originalmaßstab. Die dem Modell beiliegenden digitalen Anweisungen bieten Anleitungen zum Zusammensetzen der einzelnen Teile und zum Zusammenbau der kompletten Baugruppe.

Bevor mit der Fertigung begonnen wird, kann das Team das Gesamtmodell anhand eines 3D-Laserscans des tatsächlichen Projektstandorts überprüfen, um die Genauigkeit sicherzustellen. Auf der Baustelle betrachten die Montageteams das Modell im Originalmaßstab, um den Bauablauf zu visualisieren und ihre Arbeit zu planen, um Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten. Wenn die Bedingungen eine Änderung der Installationsreihenfolge erfordern, setzen die Teammitglieder in der Fertigungswerkstatt Headsets auf und werden virtuell zur Baustelle „transportiert“, um mit dem Außendienstteam zu interagieren. Das Außendienstteam interagiert mit Avataren des Fab-Shop-Teams und findet gemeinsam – virtuell – eine Lösung. Die Modelle werden dann aktualisiert und allen Teammitgliedern werden über ihre Headsets neue Anweisungen bereitgestellt.

Die Begriffe „gemischte“, „erweiterte“ und „virtuelle“ Realität werden oft synonym verwendet, es handelt sich jedoch um diskrete Technologien. Alle drei sind unterschiedliche Formen der erweiterten Realität. Um zu verstehen, auf welche Weise sie der Branche zugute kommen können, ist es wichtig zu wissen, worin sie sich unterscheiden.

Virtual Reality ist ein immersives, zu 100 Prozent digitales Erlebnis. Es entfernt den Kontext des physischen Raums und ersetzt ihn durch eine 3D-Umgebung.

Augmented Reality ist ein 2D-Ansatz, der die physische und die digitale Welt kombiniert, um es dem Benutzer zu ermöglichen, digitale Informationen im Kontext der physischen Umgebung anzuzeigen, in der er sich befindet. Mixed Reality ist, wie der Name schon sagt, ein 3D-Hybrid aus digitaler und physischer Realität, bei dem die beiden Realitäten nebeneinander existieren und der Benutzer mit beiden interagieren kann.

Mixed Reality überlagert 3D-Objekte mit realen Objekten und ermöglicht Benutzern die Interaktion mit beiden. Foto zur Verfügung gestellt

Die Baubranche hat große Fortschritte bei der Umstellung von der 2D- auf die 3D-Gebäudeinformationsmodellierung (BIM) gemacht. Die meisten würden zustimmen, dass die Arbeit mit einem vollständig entwickelten, datenreichen, konstruierbaren Modell einen enormen Mehrwert schafft. Mixed Reality steigert den Wert dieser Daten und schafft neue Möglichkeiten, BIM im gesamten Projekt zu nutzen.

Die Betrachtung des Modells über der physischen Umgebung ermöglicht es den Menschen, räumliche Beziehungen, Abstände und Größen so wahrzunehmen, wie sie nach Abschluss des Projekts aussehen sollen. Ohne Mixed Reality hängen die Interpretation digitaler Inhalte und ihre Übersetzung in reale Objekte stark vom räumlichen Verständnis ab. Diese Arbeitsweise erfordert nicht nur hochqualifizierte Arbeitskräfte, was durch den aktuellen Arbeitskräftemangel in der Branche erschwert wird, sondern lässt auch Spielraum für Fehler, die oft zu schlechter Qualität, Kostenüberschreitungen und Terminverzögerungen führen.

Mixed Reality holt das Modell vom Bildschirm, sodass die Menschen eins zu eins mit ihm interagieren und interagieren können. Mit einem Mixed-Reality-Headset kann ein Hersteller ein datenreiches 3D-Modell in der Werkstatt visualisieren und damit interagieren, Verbindungen aus dem Modell isolieren und extrahieren, um die Genauigkeit zu überprüfen und fehlende Komponenten oder andere Abweichungen zu identifizieren. Während der Fertigung kann Mixed Reality sicherstellen, dass die Details mit der bevorzugten Montagemethode des Montageteams übereinstimmen, bevor die Fertigungsanweisungen an die Produktion gesendet werden.

Mixed Reality mag wie ein weit hergeholtes Konzept erscheinen, das noch nicht seinen Weg gefunden hat, aber Early Adopters experimentieren schon seit Jahren damit. Consolis, einer der größten Fertigteilhersteller Europas, war einer der ersten, der Mixed Reality ausprobierte.

Damals dachte Consolis über ein laserbasiertes System zur Qualitätsprüfung von Bewehrungsstäben nach, aber der Laser war zu teuer und schwierig zu verwenden. Consolis war neugierig auf das Potenzial von Mixed Reality, traditionelle Arbeitsabläufe zu ersetzen und die Produktion von Bewehrungskörben zu optimieren, und untersuchte 2016 ein Pilotprojekt zur Machbarkeitsstudie. Mithilfe von Trimble Connect für HoloLens stellte ein vierköpfiges Team in der Fabrikhalle ohne Vorkenntnisse einen Bewehrungskorb her der Gebäudebewehrung. Sie nutzten die HoloLens für die Platzierung der Bewehrung und führten fast 50 Schritte nacheinander aus, wobei sie einen Sprachbefehl nutzten, um von einem Schritt zum nächsten zu gelangen, bis der Käfig gefüllt war.

Dies ermöglichte es Arbeitern ohne Vorkenntnisse, den Käfig schnell herzustellen und an die Baustelle zu liefern. Durch das Pilotprojekt entdeckte das Consolis-Team ein starkes Geschäftsszenario für Mixed Reality. Insbesondere könnten sie damit kostspielige Fehler in der Produktion vermeiden und eine präzise Qualitätskontrolle durchführen.

Mixed Reality emuliert reale Szenarien. Das 3D-Erlebnis von Mixed Reality veranschaulicht Größe, Abmessungen und Proportionen und ist daher weitaus zuverlässiger als 3D-Modelle auf einem Flachbildschirm.

Der vielleicht größte Vorteil besteht darin, dass die Informationen erhalten bleiben und während des gesamten Projekts in voller 3D-Form bleiben. Da 3D-Informationen eindeutig sind, sind Fehlinterpretationen und Fehler selten.

So viel Abfall im Bauwesen entsteht durch Kommunikationsprobleme – kein Wunder, wenn man bedenkt, wie viele Parteien an jedem Projekt beteiligt sind. Mixed Reality könnte dafür sorgen, dass diese Probleme der Vergangenheit angehören. Foto zur Verfügung gestellt

Obwohl die Industrie hochdetaillierte 3D-Modelle erstellt, wird aufgrund manueller Ergänzungen, die erforderlich sind, um sie vollständig verständlich zu machen, immer noch viel Zeit mit der Fertigstellung von 2D-Zeichnungen verbracht. Das Erstellen einer 2D-Zeichnung, deren Informationen perfekt mit einem 3D-Modell übereinstimmen, erfordert Zeit und Präzision. Von Anfang an in 3D zu arbeiten und Mixed Reality zu nutzen, um das Modell so realitätsnah wie möglich zu visualisieren, beschleunigt den Designprozess und letztendlich das gesamte Projekt.

Mixed Reality ermöglicht es Projektbeteiligten, Designkonzepte in 3D zu iterieren, mit anderen zusammenzuarbeiten, während sie in das Design vertieft sind, Designs zur Kollisionserkennung und Visualisierung mit der realen Welt zu überlagern und Modelle in der realen Welt als Anleitung für die eigentliche Produktion zu verwenden. Durch Tests vor Ort mit Mixed Reality können Fehler bereits vor dem Zusammenbau erkannt werden.

Mixed-Reality- und konstruierbare Modelle beseitigen heute viele der größten Ineffizienzen in Design und Konstruktion und werden in den nächsten Jahren zweifellos erhebliche Auswirkungen auf die Branche haben.

Über die gemischte Realität hinaus umfassen potenzielle Anwendungen der erweiterten Realität Architektur, Ingenieurwesen, Baugewerbe, Bergbau und Versorgungsunternehmen. Im Tiefbau und in der Versorgungswirtschaft nutzen Unternehmen Augmented Reality im Freien, um georeferenzierte 3D-Modelle über oder unter der Erde zu visualisieren, zu erkunden und zu platzieren. Die Teams nutzen die erweiterte Realität, um vergrabene Versorgungsleitungen zu lokalisieren und Entwürfe zu visualisieren, bevor sie mit den Arbeiten beginnen.

Im Bergbau tauchen Arbeiter in die digitalen Zwillinge von Tagebauen ein und interagieren mit ihnen, während sie Tausende von Kilometern entfernt an ihren Schreibtischen sitzen. Wichtige Informationen wie Lagerbestände, Erzbewegungen und -gehalt sowie nahezu in Echtzeit verfügbare Standorte von Maschinen und Lastkraftwagen können auf einer räumlichen Karte des Minenstandorts eingeblendet werden, sodass sie mit einem Headset aus der Ferne angezeigt werden können. Ein Manager in Toronto kann in einen realen digitalen Zwilling eines Betriebs in Westaustralien eintauchen.

Technologische Fortschritte haben die Eintrittsbarrieren gesenkt und Mixed Reality in greifbare Nähe gerückt. Mixed-Reality-Tools werden immer einfacher zu verwenden, und in den nächsten Jahren werden Headsets klein und komfortabel genug sein, um sie den ganzen Tag über zu verwenden und freihändigen Zugriff auf Echtzeitinformationen zu ermöglichen.

Jordan Lawver ist Portfoliomanager, Mixed Reality, Trimble Buildings, Trimble Inc., 935 Stewart Drive, Sunnyvale, CA 94085, 408-481-8000,buildings.trimble.com.