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Vom Konzept zum Produkt in einem Modell

3D-Modellierung ab der ersten Skizze

Vom Konzept zum Produkt in einem Modell

Die 360 Grad-Linse der kleinen Kamera Ibi360 erlaubt die Aufzeichnung von panoramischen Fotos und Videos. Entwickelt wurde das Lifestyle-Produkt von der kanadischen Start-up-Company Tamaggo. Dabei setzte das Projektteam für nahezu alle Entwicklungsaufgaben eine einzige CAD-Software ein.

Bild: PTC

Stéphane Lepage, Technischer Direktor bei Tamaggo, klappt den kleinen, metallischen Standfuß an der eiförmigen Kamera aus, stellt sie auf den Boden und drückt auf den Auslöser. „That’s it“, sagt er und lacht. Die Rundumsicht lässt sich vom acht Gigabyte großen Speicher der Kamera über Wifi oder Bluetooth an Smartphone, Tablet-PC und ähnliche Geräte übertragen und sofort visualisieren. Ein spezieller Viewer sorgt dafür, dass die einzelnen Ansichten ohne den typischen Fischaugen-Effekt dargestellt werden – man streicht über den Bildschirm, um den Blickwinkel zu verändern und zum nächsten Bildausschnitt zu navigieren, bis man zum Ausgangspunkt der Rundumsicht zurückkehrt. Erfunden hat die Panomorph-Technologie für die 360 Grad-Bildaufzeichnung der Franzose Jean Claude Artonne, Gründer und CEO von Tamaggo – zunächst mit dem Ziel, sie an andere Hersteller zu verkaufen. Auf die Idee, selbst ein Produkt für den Konsumgütermarkt zu entwickeln, kamen Artonne und Lepage Ende 2011. „Wir saßen am Küchentisch meines Hauses in Montreal und träumten davon, die Technologie zu einem erschwinglichen Preis dem normalen Verbraucher zugänglich zu machen“, erzählt der gelernte Industriedesigner, der gleich die ersten Skizzen für die Kamera zu Papier brachte.

In nur neun Monaten wurde daraus ein vorserienreifes Produkt. „Uns ging es aber nicht darum, Ibi360 so schnell wie möglich auf den Markt zu bringen. Wir wollten eine neue, auf Nachhaltigkeit und Qualität bedachte Firma aufbauen, die langfristig Erfolg hat. Deshalb haben wir viel Zeit in die Auswahl unserer Lieferanten und den Aufbau der Vertriebskanäle investiert“, betont Lepage. Die meisten Lieferanten kommen aus China – nicht weil sie besonders preisgünstig wären, sondern weil sie technologisch sehr weit entwickelt sind. Viele fertigen seit Jahren Komponenten für die Canons und Nikons dieser Welt und hätten den Auftrag eines Start-up-Unternehmens wahrscheinlich nicht akzeptiert, wenn sie nicht krisenbedingt freie Kapazitäten gehabt hätten. Tamaggo ist klein, aber hat große Wachstumspläne: Ohne ein einziges Produkt verkauft zu haben, beschäftigt die privat finanzierte Firma mit Hauptsitz im kanadischen Montreal inzwischen knapp 100 Mitarbeiter, von denen rund die Hälfte in der Softwareentwicklung arbeitet. Die Software sei der Schlüssel zum Erfolg des Produkts und der beste Schutz vor Nachahmern, meint Lepage: „Das Produkt selbst ist nett, hat aber eigentlich nur begrenzte Funktionen. Die eigentliche ‚Magie‘ findet auf dem Tablet-PC oder anderen Endgeräten statt, mit denen man es verbinden kann, um die Inhalte gemeinsam zu nutzen.“

Umfassende Änderungen im Laufe der Entwicklung

Die vielleicht größte Herausforderung bei der Gestaltung des Produktes bestand darin, eine ansprechende äußere Form zu finden, ohne genau zu wissen, wie groß das Innenleben sein würde. „Im Unterschied zum Styling einer Fahrzeugkarosserie hatten wir kein komplettes Engineering-Package“, erläutert Lepage, der sechs Jahre lang im Karosseriedesign beim französischen Automobilhersteller PSA gearbeitet hat. „Es gab zwar ein erstes Paket mit der Linse und den wichtigsten Komponenten, aber keiner der Elektronik-Entwickler konnte uns mit Sicherheit sagen, ob alles reinpassen würde.“ Tatsächlich sah der erste, funktionsfähige Prototyp ganz anders aus als das spätere Produkt – nicht nur was Aufbau, Anordnung und Orientierung der Leiterplatten anbelangt. Auch das Gehäusedesign hat sich nach den ersten haptischen Tests noch einmal verändert – es ist abgeflachter beziehungsweise ovaler geworden, sodass im Prinzip noch weniger Platz für das Innenleben zur Verfügung steht.

Das Gehäuse sei jetzt so dicht bepackt, dass es kaum noch Luft enthält, schildert Lepage. Die Testmuster wurden auf der Basis der 3D-Modelldaten mit Hilfe von Rapid Product Development-Verfahren (RPD) erzeugt. Um die Komplexität des Geräts beziehungsweise der Fertigung und Montage zu reduzieren, entschieden die Designer zu einem bestimmten Zeitpunkt, auf Bedienknöpfe weitgehend zu verzichten und einen Touchscreen zu verwenden: Es gibt an der Kamera nur den Ein- und Ausschalter und den Auslöser. Außerdem wurde das Ei gewissermaßen ‚geköpft‘, um den Minibildschirm in eine abgeschrägte Fläche einzubetten, sodass man ihn aus unterschiedlichen Blickwinkeln gut einsehen kann. Daraus ergab sich die Notwendigkeit, an der Kamera zusätzlich einen Standfuß anzubringen, ohne den sie nicht hätte senkrecht stehen können. So wie sich die Anforderungen im Laufe der Entwicklung verändert haben, wäre es schwierig gewesen, diese im Sinne des System Engineering-Ansatzes alle von vorneherein zu erfassen.



Der erste, funktionsfähige Prototyp der Ibi360 sah ganz anders aus als das spätere Produkt: Neben Aufbau, Anordnung und Orientierung der Leiterplatten wurde das Gehäusedesign verändert, um sowohl das haptische Erlebnis des Anwenders zu verbessern als auch Anforderungen für die Produktion in Großserie Rechnung zu tragen. Bild: PTC

Durchgängige Modellierung vom ersten Entwurf an

Mit Ausnahme der Leiterplatten wurden Gehäuse und Innenleben der Kamera durchgängig in PTC Creo 2.0 modelliert, und zwar vom ersten Konzeptentwurf bis zum finalen Produktmodell. „Das ist der Grund, warum wir in der Entwicklung so schnell waren“, versichert Lepage. „Ich arbeite seit 20 Jahren mit der 3D-Software von PTC, was für einen Industriedesigner vielleicht ein bisschen ungewöhnlich ist, aber sie bietet ausgezeichnete Fähigkeiten bei der Flächenmodellierung. Die Arbeit an einem integrierten Modell hat den riesigen Vorteil, dass ich noch sehr spät im Designprozess massive Änderungen vornehmen kann, was gerade bei der Entwicklung eines brandneuen Produktes häufig vorkommt.“ Die Modelle der Leiterplatten mit den jeweiligen Bauteilhöhen importierten die Ingenieure bei jeder Änderung im IDF-Format, was die Abstimmung vereinfachte.

Dabei machten die Designer relativ wenig Gebrauch von den direkten Modellierfunktionen, die zu den wesentlichen Neuerungen der aktuellen Version des 3D-Systems gehören. Vielmehr starteten sie direkt mit der parametrischen Modelliertechnik, um ein einfaches Skelettmodell mit wenigen Flächen aufzubauen, das dann als Referenz für Hunderte von Bauteilen diente.

„Wir Designer sind es gewohnt, mit Leitkurven zu arbeiten. Es reicht nicht aus, Flächen ansprechend zu gestalten, man muss sie auch kontrolliert modifizieren können“, sagt Lepage. Die meisten Ingenieure im Unternehmen hatten keinerlei Erfahrung mit dem System. Obwohl sie aus Zeitmangel keine externe Schulung erhielten, dauerte es nicht mal einen Tag, bis die Entwickler mit der Software umgehen konnten. Der auffälligste Unterschied gegenüber Wildfire 5 ist, dass die Benutzerführung komplett umgestaltet wurde, wie Lepage erläutert: „Sogar die Designer, die vorher mit anderen CAD-Systemen gearbeitet hatten, waren nach wenigen Tagen von Creo begeistert, weil die Software gerade bei der Modellierung von komplexen Flächen deutlich überlegen ist. PTC hat sie für das Design um die Möglichkeit erweitert, komplexe Kurven fünfter Ordnung beziehungsweise Flächen mit einer entsprechend hohen Stetigkeit zu erzeugen.“ Von der kommenden Systemversion 3.0 verspricht sich Lepage weitere Produktivitätssteigerungen: „Insbesondere die Multi-CAD-Funktionalität ist für uns sehr wichtig, weil wir Komponenten von Zulieferern verbauen, die mit anderen CAD-Systemen arbeiten. Während meines ganzen Designerlebens hatte ich immer Probleme, mit Fremddaten zu arbeiten, entweder weil ihre Qualität schlecht war oder man mit ihnen nichts mehr anfangen konnte. Import und Aufbereitung sind der größte Zeitfresser im Prozess. Wenn es gelänge, sie direkt in den Arbeitsfluss zu integrieren, würde das alles verändern.“

Ausgelegt für sehr große Stückzahlen

Die Anwender nutzten ziemlich alle Funktionen, die ihnen die aktuelle Software bietet, insbesondere das ISDX-Modul für die interaktive Modellierung von Freiformflächen. Mit Hilfe der Behavioural Modeling eXtension (BMX) stellten sie sicher, dass bei der Flächenmanipulation immer das maximale Volumen des Innenraums erhalten blieb. Lediglich für die Erzeugung fotorealistischer Ansichten exportierten sie Daten an ein externes Programm, um Renderings schneller erzeugen zu können als mit den integrierten Funktionen. Finite-Elemente-Analysen vergab das Unternehmen aus Zeitgründen an einen externen Dienstleister, obwohl in der Software entsprechende Funktionen zur Verfügung stehen. Eine der Vorgaben bei der Entwicklung war, dass das Produkt sehr einfach zu montieren sein sollte, um es mit der erforderlichen Qualität in großen Stückzahlen herstellen zu können: „Es macht einen Riesenunterschied, ob man ein paar Tausend Produkte oder aber viele Millionen auf den Markt bringen möchte“, sagt Lepage. Die Ingenieure nutzten deshalb die Kinematik-Funktionen der 3D-Software, um den Montageprozess Schritt für Schritt zu simulieren und zu optimieren. Als die Kamera praktisch schon fertig war, wurde die Anordnung der Leiterplatten noch einmal komplett ‚umgekrempelt‘, mit dem Erfolg, dass die Montagezeiten halbiert werden konnten. Die erste Kamera mit Rundumsicht soll demnächst auf den Markt kommen – in fünf verschiedenen Farben und mit vielen Accessoires, wie sich das für ein Lifestyle-Produkt gehört. Der Preis wird anfänglich über dem einer kompakten Digitalkamera liegen, dürfte aber mit wachsenden Verkaufszahlen sinken. „Die Nachfrage ist jetzt schon riesig“, sagt Lepage. „Wir könnten mehr verkaufen als geplant, aber wir wollen die Produktion langsam hochfahren, um ihre Zuverlässigkeit sicherzustellen.“ Tamaggo will schließlich eine ganze Produktfamilie auf den Markt bringen.