Vom CAD in die Virtual Reality

Anwendungen von VR

Experiment

Abteilungen besser vernetzen. Mit gemeinsamen Projekten als zukunftsgerichtete Firma auftreten.

Messeauftritt

Auffallen mit interaktiver Präsentation. Ein Erlebnis auf ihrem Messestand.

MontageSimulation

Prüfen, ob Freiräume ausreichend Dimensioniert sind oder den Zusammenbau erproben, bevor man in die Werkstatt geht.

Projektvisualisierung

Ein Gefühl für Raumgrößen bekommen. Übersicht mit freier Bestimmung der Blickwinkels.

Hinweis: VR muss nicht mit einer VR-Brille genutzt werden. Auch Desktop-Lösungen mit Maus und Tastatur sind möglich.

Die Schritte zum VR-Erlebnis

Um ihre CAD-Daten zu einem VR-Erlebnis zu machen, müssen sie diesen Schritten folgen:

 1: Umgebungen

2: CAD-Daten-importieren

3: Modelle Aufbereiten

4: Darstellen

1: Umgebungen

Für das Darstellen von 3D-Modellen im einer VR benötigt man eine Umgebung.

Mit den folgenden Umgebungen ist es möglich eine VR-Umgebung ohne Programmier-Kenntnisse umzusetzen:

Unreal Engine

Die Unreal-Engine wurde ursprünglich als Spiele-Engine entwickelt. Mittlerweile verschwimmen die Grenzen zwischen Spielen, Videoproduktion, Simulation und Marketing so sehr, dass diese Umgebung alle Inhalte bedient. Aufgrund der guten Leistungsfähigkeit auch bei riesigen Umgebungen und dem größeren Funktionsumfang in der Basis wird die Umgebung heute unter anderem für Kino-, Fernsehproduktionen und AAA-Spieletiteln genutzt.

  • unbegrentzte Möglichkeiten
  • Basis Kostenlos
  • Nicht auf CAD-Nutzer zugschnitten

Simlab Composer

Der SimLab-Composer bietet eine Oberfläche, mit dem auch fachfremde Nutzer neben dem VR auch Renderings und Animationen effizient durchführen können. Eine kosteneffiziente Lösung als Erweiterung für den Vertrieb oder CAD-Nutzer im Unternehmen.

  • begrentzte Möglichkeiten
  • Günstig
  • Auf CAD-Nutzer zugschnitten

Unity

Die Unity-Engine wurde ebenso ursprünglich als Spiele-Engine entwickelt. Unity deckt im Großen und Ganzen das gleiche Spektrum wie die Unreal Engine ab. Unity hat dabei eine größere Community und deckt einen größeren Marktanteil ab. Mit zunehmender Größe von Projekten hat die Engine im Vergleich zur Unreal-Engine allerdings Nachteile.

  • unbegrentzte Möglichkeiten
  • Basis Kostenlos
  • In Zusatzprodukten auf CAD-Nutzer zugschnitten, dann allerdings teuer

2: CAD-Daten-importieren

Nun müssen wir ein Datenformat suchen, welches unser CAD und unsere VR-Umgebung miteinander teilen.


Die Unreal-Engine kann mithilfe des „Datasmith“-Tools mit einer Vielzahl von Formaten arbeiten.


Der Simlab-Composer bietet sogar Plugins für die CAD-Anwendungen um mit einem Klick das CAD-Modell in den Composer zu übertragen.


Unity bietet für seine Umgebung das „PiXYZ“-Tool an. Hierfür müssen sie allerdings ihren Geldbeutel zücken, da dieses nicht im Basis-Umfang der Umgebung enthalten ist. Alternativ können auch kostenlose, externe Plugins in die Umgebung integriert werden.

Step-Format nutzen

Das STEP-Austauschformat kann Geometrie, Texturen und Baugruppenstruktur übertragen.

Step als Datenschnittstelle zwischen CAD-Anwendungen

3: Modelle Aufbereiten

Nun können wir die importierten Modelle für den VR-Anwendungsfall aufbereiten. Dabei beschäftigen wir uns mit 2 Dingen:

Vereinfachen

Konstrukteure versuchen alles so genau wie möglich darzustellen. Die Modelle werden daher mit atemberaubenden Mengen an Geometrien vollgestopft.

Das Problem, dass wir damit haben: VR ist Live und muss deshalb auch Zeitnah für die Maschine mehrmals pro Sekunde zu berechnen sein.

Als ersten Schritt löschen wir deshalb nun alle Objekte, die wir nicht sehen können oder wollen. Ein Beispiel dafür wären z.B. die Kugeln eines Kugellagers.

Tipp: vor dem Importieren kleine Radien im CAD entfernen, da beim Vernetzen dieser Radien viel unnötige Geometrie entsteht.

Aussehen anpassen

Im CAD spielten Texturen und Farben nur eine untergeordnete Rolle.

In der VR-Umgebung passen wir diese entsprechend an.

Simlab bietet hierfür einfache Vorlagen zum einfachen Anpassen des Materials.

Reflektionsgrad, Farbe, Textur und Oberflächenstruktur können über ein Dialogbox gesteuert werden.


Unreal und Unity bieten dafür Note-basierte Editoren, mit denen man sich allerdings erst auseinander setzen muss, um zufriedenstellende Ergebnisse zu bekommen.


Alternativ kann man sich fertige Materialien(-Datenbanken) herunterladen.  

4: Darstellen

Alle vorgestellten Umgebungen können unser VR-Modell für unterschiedlichste Geräte exportieren.

VR funktioniert sowohl am klassischen Desktop mit Maus und Tastatur, als auch mit VR-Brille bzw. Headset mit Controllern.

Was wir jedoch immer benötigen sind Grafikeinheiten mit entsprechender Leistung. Onboard-Chips, wie sie in vielen Laptops oder Office-PC’s verbaut sind genügen dafür leider nicht.


NVIDIA GTX, RTX oder Quadro-Grafikkarten eignen sich für VR-Einsätze.

Auch Konsolen wie PS4/PS5 oder Standalone-VR-Headsets können genutzt werden.


Wichtig ist seine VR-Umgebung auf seinem System zu testen und anzupassen.