Welche Herausforderungen galt es zu lösen und welcher konkrete Nutzen ergab sich?

Die Herausforderung bestand darin, moderne ‚Virtual Reality‘ Technologie möglichst einfach handhabbar – d.h. etwa auf dem Niveau eines Smartphones – für den Alltag des Ingenieurs verfügbar zu machen. Die von Rolls-Royce zusammen mit Partnern erarbeitete Lösung verbessert das Verständnis der Triebwerks-Konstruktion, verkürzt so Entwicklungszeiten, erleichtert die Wartung und ermöglicht ein effektiveres Training.

Das sprachenübergreifende, gemeinsame Verständnis für komplexe Bauteile ist innerhalb der Entwicklungsteams viel schneller und einfacher zu erzielen als mit herkömmlichen Darstellungen in 2D. Virtual Reality Technologie zeigt in effektiver Weise die Schnittstellen zwischen Triebwerkskomponenten über die gesamte Kette von Entwicklung, Simulation, Optimierung, Lieferkette, Training und Wartung hinweg. Die Datenredundanz wird somit verringert.

„Wer einmal eine 3-D-Brille aufhatte, will darauf nicht mehr verzichten. Eine virtuelle 3D-Umgebung inspiriert zu innovativen Lösungen. Wir konstruieren mit diesem digitalen Werkzeug nicht nur schneller und zuverlässiger. Wir vermeiden zudem Konstruktionen, die sich nur schlecht warten lassen. Der Konstrukteur kann durch die 3D-Umgebung von der ersten Minute an die Perspektive des Endnutzers einnehmen. 3D-Konstruktionen können sich stärker an den Bedürfnissen der Endnutzer orientieren. Früher lag es mehr bei den Endnutzern, sich an der Lösung zu orientieren.“ (Prof. Dr. Marius Swoboda, Head of Design System Engineering, Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG)

Wie lässt sich der Industrie 4.0-Lösungsansatz beschreiben?

Bereits existierende CAD-Daten werden in eine virtuelle, den Betrachter eintauchende Softwareumgebung übertragen. Die Software ist ein Produkt der Firma Virtalis: Die Anpassung an die Daten von Rolls-Royce erfolgte mit Hilfe der BTU Cottbus-Senftenberg. Computer- und Software-Elemente werden in der Praxis durch Spezialkameras unterstützt, mit denen die Raumposition der Nutzer vor den Großbildschirmen erfasst wird. Neben der perspektivisch korrekten Darstellung können dann alle Bewegungen auf einen Avatar überführt werden. Das gestattet z.B. die Untersuchung von Ein- und Ausbauszenarien an digitalen Triebwerksmodellen noch bevor der erste physische Prototyp gebaut worden ist. Das trägt effektiv zur Fehlervermeidung bei.

Was konnte erreicht werden?

Mit virtuellen Triebwerksmodellen und numerisch gestützten Methoden können sowohl einzelne Komponenten als auch das Gesamttriebwerk bereits in einer frühen Entwurfsphase bewertet werden: Die Konstruktion wird schneller und zuverlässiger. Zusätzlich inspiriert eine virtuelle 3D-Umgebung zu kreativen Ergebnissen. Es konnten dadurch bereits innovative und konstruktive Lösungen erarbeitet werden, die sich mit herkömmlichen Methoden entweder gar nicht oder nur später ergeben hätten.

So wurde bei Rolls-Royce Deutschland mit dem neuen digitalen Werkzeug beispielsweise die Verkabelung und die Lage von Versorgungsleitungen außerhalb des Kerntriebwerks modifiziert – die Wartung künftiger Triebwerke konnte dadurch spürbar vereinfacht werden. Insgesamt wurden die Entwicklungsmethoden des Unternehmens mit der 3D-Entwicklungsumgebung deutlich optimiert. Darüber hinaus entstand eine verbesserte Kommunikation mit Projektpartnern außerhalb des Unternehmens.

Mit welchen Maßnahmen wurde die Lösung erreicht?

Zunächst wurde die Softwaregrundlage - ‚Visionary Renderer‘ der Firma Virtalis - von Wissenschaftlern der BTU Cottbus-Senftenberg unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Hentschel, Lehrstuhl Medientechnik, gezielt an die Bedürfnisse von Rolls-Royce angepasst. Danach wurde ein Raum mit Großbildschirmen ausgestattet, um die 3D-Darstellung wie Verfolgungskameras zur Raumortung der Nutzer bei deren Bewegung in der künstlich erzeugten virtuellen Welt zu verbessern. Die existierenden CAD-Daten des Unternehmens wurden dann in die virtuelle, immersive Umgebung übertragen. Daran waren sowohl ein Doktorand der BTU, die Lehrstühle von Prof. Dr. Bestle und Prof. Dr. Kühhorn an der BTU wie auch Experten des Hauses Rolls-Royce beteiligt. Darauf hin folgte das Training der Projektmitarbeiter. Schließlich wurden die internen Prozesse angepasst. Heute ist das Werkzeug in aktuelle Triebwerksentwicklungen eingebunden und wird bei Kunden- und Partnerbriefings sowie im Training benutzt.

Was können andere davon lernen?

Vor jeglicher Umsetzung ist unbedingt akademische Unterstützung einzuholen. Zusätzlich müssen Vollzeitmitarbeiter auf die Anwenderseite abgestellt werden. Darauf folgt die genaue Abstimmung und Anpassung der Dateiformate. Abschließend müssen die praktischen Vorteile der Technologie im Unternehmen kommuniziert werden.