Als Student des Holzingenieurwesens an der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde hat Mirco Wolf für seine Bachelorarbeit einen Kooperationspartner gesucht. Als Werkstudent landete er so bei Metrica: Ein weltweit agierendes Unternehmen, das auf den luxuriösen Innenausbau von Yachten und Residenzen spezialisiert ist. Mit vier Standorten, zwei in Deutschland, einer in Österreich und ein Standort in Greenwich in den USA. Der Themenvorschlag kam von Metrica. „Der Wunsch eines VR-Systems war da, doch im laufenden Projektgeschäft sind die Kapazitäten für solch ein komplexes Vorhaben begrenzt,“ stellt Felix Lang, betreuender Konstrukteur und Diplom Ingenieur der Holztechnik (BA), klar. Als Werkstudent konnte Mirco Wolf sich so dem Projekt annehmen und seine volle Aufmerksamkeit diesem einen Thema widmen. Dass am Ende nicht nur ein Konzept, sondern ein nutzbares Produkt im Raum stand, hat alle Erwartungen übertroffen.
Dateien von TopSolid und VR übergeben
„Der Knackpunkt war die Schnittstelle von TopSolid Wood zur VR-Software Simlab-Composer“, erklärt Wolf. Damit jeder hingehen und seinen konstruierten Raum in der virtuellen Realität erleben kann, muss ein Dateiformat gegeben sein, das für Software und Hardware funktioniert. „Das war einiges an Programmierarbeit für mich“, ergänzt der Holzingenieur. Aus TopSolid kann leicht ein 3D-PDF erstellt werden. Doch die VR-Software der Wahl, Simlab-Composer, muss dieses Dateiformat dann noch für die interaktive Nutzung im VR-Viewer umwandeln. Mit der selbst entwickelten Schnittstelle ist es heute jedem Konstrukteur möglich, sich in seinen Raum zu stellen, sich darin zu bewegen und alles genau zu betrachten. Ohne den Code, den Wolf hier erstellt hat, wäre es für die Anwender einiges an Arbeit, die 3D-PDF umzuwandeln. Das geht nun per Knopfdruck. „Der Zeitaufwand und das Handhaben der Soft- und Hardware sind keine Hürden mehr“, betont Lang, „jeder Kollege braucht die TopSolid-Datei bloß als 3D-PDF abzuspeichern und auf den USB-Stick zu übertragen.“
Modellierung erleben
Mit dem Stick geht es dann zum Mock-up, einem nachgebauten Raumausschnitt einer Yachtsuite, welches mit der VR-Hardware ausgestattet ist. Der USB-Stick wird in den zur Verfügung stehenden PC gesteckt, ich setze die VR-Brille auf und schon ist der Raum nicht mehr nur auf dem Monitor, sondern um mich herum, über und unter mir zu erleben. Mithilfe von Controllern lassen sich Schranktüren öffnen und Schubkästen schließen. Ich kann mich von meinem aktuellen Standpunkt zu einem beliebigen neuen Standort befördern und mithilfe von einer greifbaren Ebene Schnitte durch ein Möbel legen. Außerdem kann ich den Kopf in die Decke stecken und neben der Elektronik auch die Befestigungen der Paneele betrachten. Sogar den Layeraufbau der Wandpaneele bekomme ich auf Knopfdruck aufgefächert. Zu guter Letzt kann ich Gegenstände aufnehmen und sogar den Wasserhahn ein- und ausschalten.
In dem Mock-up befinden sich in zwei oberen Raumecken Lighthouses mit rotierenden Lasern, die über Sensoren in den Controllern, die der Anwender in den Händen hält, mit diesen kommunizieren und so tracken, wo sich die Person im Raum befindet. Bei der Hardware, Brille, Controller und Lighthouses, haben sich Wolf und Lang für das Set Vive von HTC entschieden.
Durch die Kommunikation der Laser mit den Sensoren der Controller kann es mir nicht passieren, dass ich vor eine Wand laufe oder über eine Stufe stolpere. Eine Gitternetzlinie zeigt mir im VR die Grenzen auf.
Schnell einen Überblick bekommen
Ein großer Vorteil an der VR-Visualisierung ist das Erlebnis des realen Maßstabs und der Proportionen. Beim Modellieren am PC verlieren die Konstrukteure schnell die Gesamtwirkung des Raumes aus den Augen. „Wir verlieren uns vor den Monitoren schnell im Detail“, erklärt Lang , „im VR sind die Proportionen und Maßstäbe sofort zu fassen.“ Ein weiterer Punkt, der absolut für das VR-Erlebnis spricht: Die bei 2D-Zeichnungen nötige Abstraktionsfähigkeit wird nicht mehr gebraucht. Ein Raum ist in kürzester Zeit erfasst. Und damit hängt noch viel mehr zusammen. „2D Konstruktion ist Handwerk: Es braucht unheimlich viel Zeit, die Layouts zu erstellen, die für eine komplette Übersicht des Raumes nötig sind“, erklärt Mirco Wolf. Zeit kostet Geld. Und es ist nicht von der Hand zu weisen, dass so ein A0-Layout einer Raumkonstruktion nicht in zwei Minuten erfasst und durchdrungen ist. „Mit unserem VR-System können wir die Hürden abbauen, die die Arbeit und Kommunikation an manchen Stellen bislang erschweren“, betont Ingenieur Lang. Auch Designmeetings werden leichter von der Hand gehen, da Oberflächen und Materialien während der laufenden Diskussion umgestaltet und realistisch dargestellt werden können.
Texturen und Materialaufbau veranschaulichen
Dafür unumgänglich: die Verwendung von Texturen. „Wir haben ziemlich früh festgestellt, dass wir die Möbel und Einbauten inklusive ihrer unterschiedlichen Materialien darstellen wollen. Nur so können wir das Tool später nutzen, wie wir es uns vorstellen“, erklärt Lang. Ob im Designmeeting das Ausprobieren unterschiedlicher Materialien und deren Wirkung oder für die Furnierabteilung die Darstellung der Furnierrichtung – die Texturen bringen einige Vorteile mit sich. „Mittlerweile habe ich eine Materialbibliothek programmiert, aus deren Quelldokument sich TopSolid-Wood und die VR-Software bedienen können“, berichtet Mirco Wolf.
Der Stand heute: Ein Raum ist aus TopSolid in VR übertragbar und kann vom Konstrukteur oder der Designerin betrachtet werden. Unterschiedliche Materialien und die Lichtwirkungen können visuell erlebt werden. Türen und Schubkästen können geöffnet und geschlossen werden. Für die zukünftige Nutzung in der Fertigung und auf Montage ist die Funktion der Layerschaltung durch die einzelnen Montageebenen ein wichtiges Werkzeug. Dadurch kann zum Beispiel der Aufbau eines Wandpaneels betrachtet werden. Außerdem können mittels einer greifbaren Ebene Schnitte durch den Raum gezogen werden – an beliebiger Stelle. Ein tolles Tool für konstruktive Detailfragen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Explosionsansichten eines Möbels darstellen zu lassen. Dadurch wird das Möbel in seine Einzelteile zerlegt.
Nutzung noch mehr ausbauen
Der Plan für die Zukunft ist eine routiniertere Nutzung der VR. Auch in der Werkstatt ist eine mobile Station zur Nutzung des VR-Viewers geplant. So können sich die Mitarbeitenden um ein Möbelstück herum bewegen und für wichtige konstruktive Details nach Bedarf Schnitte durch das Möbel ziehen. Des weiteren muss mehr Rechenkapazität aufgebaut werden. „Um von Raum zu Raum gehen zu können, wollen wir die Rechenleistung insgesamt erhöhen“, betont Felix Lang. Bislang können sich die Konstrukteure nur innerhalb eines Raumes bewegen.
Noch ist die Tür zur nächsten Suite oder hinaus auf den Korridor verschlossen. Doch das VR-Team von Metrica ist nah dran an der Umsetzung der Pläne für die Zukunft des virtuellen Erlebens und der Präsentation zusammenhängender Räume und Bereiche. Mirco Wolf hat vor ca. zwei Jahren den Grundstein dafür gelegt und heute die Nutzung der VR-Hardware für alle zugänglich gemacht. „Für uns ist diese Zusammenarbeit mit Mirco Wolf und der Hochschule eine fruchtbare und spannende Kooperation, von der beide Seiten profitieren“, fasst Felix Lang als betreuender Ingenieur das Projekt zusammen.
Metrica GmbH & Co. KG
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Interessant zu wissen
TopSolid und VR
Momentan bietet TopSolid neben den üblichen Standardformaten den Export als 3D-PDF an, doch in Zukunft könnte für 3D-CAD/CAM-Programme der Weg der Wahl sein, jede Modellierung als FBX-Datei zu exportieren. „In diesem Format werden alle Geometrien, Texturen und sämtliche Bauteilinfos direkt mitgenommen und die Datei ist für einen VR-Viewer sofort verwertbar“, so Thorsten Battram von Moldtech.
Die Autorin
Anna-Katharina Ledwa ist Tischlerin und Designerin (HWK) , arbeitet als Projektleiterin in einer Tischlerei und lebt in Münster.
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