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3D-Systeme im Fertigungsbetrieb

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Bild: Ifakt

Einfaches, mobiles Arbeiten mit 3D-Daten

Für die tägliche Arbeit in der Fertigung wird ein System gebraucht, das schnell einsatzbereit, von jedem zu bedienen und kostengünstig ist. Im besten Fall greift dazu ein CAD-fähiger Rechner über WLAN auf die aktuellen 3D-Daten der Konstruktion zu und überträgt seinen Bildschirminhalt an ein mobiles Endgerät, beispielsweise einen Tablet PC. In der Produktion stehen auf diesem Tablet PC dann aktuelle 3D-Daten zur Verfügung. In der Fertigung wird – zum Beispiel im Inneren eines noch leeren Flugzeugrumpfs – in wenigen Minuten ein Sensor aufgebaut und ebenso schnell kalibriert. Dann kann die eigentliche Arbeit beginnen. Der Werker bewegt sich mit seinem mobilen Gerät frei durch den aktuellen Abschnitt der Produktion. Zeigt er mit dem Finger auf einen bestimmten Bereich oder ein Bauteil, so wird ihm automatisch die passende 3D Geometrie angezeigt. In diesem Modell kann er Bauteile ausblenden, hervorheben, oder zusätzliche Informationen anzeigen lassen. Und das alles in Echtzeit und ohne dass die Konstruktionsdaten speziell aufbereitet werden müssen. Bei der Entwicklung eines solchen Systems hat sich die Ifakt GmbH am Beispiel der Ausrüstung eines Flugzeugrumpfes orientiert. Herausgekommen ist die Ifakt Mixed Reality App (Imira). Die Anwendung zeigt exemplarisch, wie sich papierloses Arbeiten mit 3D-Daten in der Produktion umsetzen lässt.

Ausgabe und Steuerung der Informationen

Zentraler Punkt jedes Systems zur Verwendung von 3D-Daten in der Produktion ist die Ausgabe und Steuerung der Daten. Ein besonderer Vorteil ist es, wenn zur Ausgabe beliebige Standardgeräte verwendet werden können: Laptops, Tablets, Smartphones. Diese sind in Unternehmen oft ohnehin schon vorhanden und Neuanschaffungen entfallen. Zudem können sie eventuellen Firmenstandards angepasst und auch für andere Aufgaben verwendet werden. Wichtig ist auch, dass die Bedienung dieser Geräte ohne spezielle Ausbildung möglich ist. Die Steuerung und Ausgabe der Daten muss in Abhängigkeit der Position des Betrachters im Raum passieren. Bisherige Systeme brauchten dafür komplizierte Spezialkameras sowie Sensoren und meist auch spezielle Marker an den agierenden Personen oder Objekten. Dadurch eignen sich diese Systeme nur bedingt für den flexiblen täglichen Einsatz.

Neue Impulse für eine einfache und intuitive Steuerung kommen aus der Videospielbranche. Für alle aktuellen Spielkonsolen gibt es Spiele, die mit dem ganzen Körper gespielt werden. Die Technik im Hintergrund muss von den Benutzern leicht aufgebaut werden können und so schnell und präzise sein, dass auch temporeiche Spiele fehlerfrei funktionieren. Diese Eigenschaften sind auch im Produktionsumfeld erwünscht. So basiert die Steuerung der Daten bei der Beispiellösung auf dem 3D-Sensor Asus Xtion, der die selbe Technologie wie der Xbox Kinect-Sensor verwendet. Der Sensor misst mit Hilfe einer Tiefensensorkamera die Position des Werkers. Diese Werte werden dann zur Steuerung des 3D-Modells verwendet. Durch den Einsatz dieser Technik können 3D-Daten durch Gesten gesteuert werden. Der Werker zeigt zum Beispiel auf ein bestimmtes Objekt und bekommt den entsprechenden Plan auf dem Ausgabegerät angezeigt. Weitere Funktionen kann er durch einfache Touch-Bedienung am Gerät anwählen. Ein weiterer Punkt bei der Ausgabe und Steuerung der 3D-Daten ist die Informationsuqelle. Durch eine Schnittstelle erfolgt die Steuerung des Digitalen Veruchsmodelss oder ‚Digital Mock-up‘ (DMU) direkt im CAD-System. Deshalb ist keine Konvertierung der Daten notwendig.

Erster Einsatz in der Bauteilkontrolle

Erste positive Erfahrungen mit dem System wurden im Flugzeugbau gesammelt. Dort wurde in mehreren Überprüfungen von Flugzeugsektionen die Einsatztauglichkeit bewiesen. Die Anwendung wurde dabei zur Kontrolle des korrekten und vollständigen Einbaus von Bauteilen eingesetzt. Ein wichtiges Einsatzgebiet war die Untersuchung von Komponenten, die von der Verkleidung oder anderen Bauteilen verdeckt waren. Diese konnten durch das 3D-Modell unkompliziert lokalisiert werden. Vor der Einführung des Systems waren umfassende Kontrollen nur schwer möglich, da sie extrem zeitaufwändig waren. Nun werden entdeckte Fehler direkt in der Anwendung dokumentiert und können in Zukunft vermieden werden. Dies spart Kosten, denn spät entdeckte Fehler kosten ein Vielfaches mehr als ihre frühe Vermeidung. Für die Bedienung des Systems benötigten Werker lediglich eine Einführung von wenigen Minuten. Anschließend konnten die Mitarbeiter das System selbstständig bedienen.

Breites Spektrum von Anwendungen

Die Einsatzmöglichkeiten für Systeme zur ortsbezogenen Visualisierung von 3D-Daten in der Produktion sind vielfältig. In der Montage können die Lösungen Arbeitsschritte visualisieren oder benötigte Bauteile und deren korrekten Einbau anzeigen. Der Vergleich der im 3D-Modell dargestellten Vorgaben mit der Realität erleichtert visuelle Kontrollen. So können zum Beispiel sicherheitsrelevante Komponenten digital markiert und auf die notwendigen Überprüfungen und Dokumentationen hingewiesen werden. Auch die Arbeitsschritte für Wartungsarbeiten oder bestimmte Checklisten können eingeblendet werden. Der Verlauf von Leitungen jeglicher Art kann angezeigt werden – was besonders nützlich ist, wenn diese schon hinter Verkleidungen verschwunden sind. So können Systeme zur ortsbezogenen Visualisierung von 3D-Daten in der Produktion helfen, Fehler zu vermeiden und die Qualität in der Produktion zu erhöhen. Gleichzeitig sparen Anwender Zeit und Fehlerfolgekosten, wenn die Systeme flexibel und einfach verwendbar sowie für den Einsatz in Unternehmen jeglicher Größe geeignet sind.


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