Die HSBI hat als erste Hochschule in Deutschland eine Sony XR-Brille in der Lehre im Einsatz – ein Werkzeug fürs Konstruieren in einer neuen Dimension

Bielefeld (hsbi). Sie sieht aus wie eine gewöhnliche Virtual-Reality-Brille, im Volksmund mittlerweile nur noch VR-Brille genannt. Etwas wuchtiger zwar als handelsübliche Modelle, doch schnell und bequem aufgesetzt. Zu sehen ist dadurch aber keine virtuelle Welt, sondern das reale VR-Labor der Hochschule Bielefeld (HSBI). „Sonst nichts?“, fragt Prof. Dr. Jan Robert Ziebart die Besucherin. Doch! Mitten im Raum schwebt ein virtueller Kasten. „Und jetzt?“ fragt Ziebart weiter. Und noch während er Befehle am Rechner eingibt, ist zu sehen, wie sich die Oberfläche des Kastens wölbt.

Jan Robert Ziebart ist Professor am Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik der HSBI und vertritt hier u.a. den Profilschwerpunkt Konstruktion und Entwicklung. Er setzt Virtual Reality schon seit mehreren Jahren in seiner Lehre ein. „VR-Brillen erzeugen vor den Augen ein räumlich korrektes Bild einer virtuellen Welt. Das hilft, Dinge, die räumlich schwer zu verstehen sind, wie beispielsweise die gewölbte Form einer Oberfläche besser und schneller zu erfassen“, erklärt der Professor. Anders gesagt, man bekommt ein Gefühl für den Raum. Mehr noch: „Mit VR kann man in völlig andere Umgebungen eintauchen und Dinge tun, die in der realen Welt zu gefährlich oder schwer umsetzbar sind.“ So etwa entwickelt der VR-Experte mit seinen Studierenden seit einigen Jahren eine Trainingslösung für Feuerwehren in VR oder übt virtuell, Getriebe zu montieren. Und am Tag der offenen Tür lässt er auch schon mal HSBI-Gäste auf einem Besen durch eine virtuelle Harry-Potter-Welt fliegen.

VR hat Grenzen und ist oft sehr arbeitsaufwendig in der Anwendung

 Ziebart weiß: „VR wird Teil des späteren Arbeitsalltags unserer Studierenden sein.“ Deshalb ist es ihm wichtig, dass die Studierenden Möglichkeiten und Grenzen der Technologie einzuschätzen lernen. Denn ihr Einsatz ist im industriellen Kontext nicht automatisch sinnvoll, nur weil er möglich wäre. „Das Erstellen einer VR-Umgebung ist sehr aufwändig und lohnt sich nur, wenn es nicht am PC oder in der Realität einfacher geht“, erklärt Ziebart. „Spannend wird es dann, wenn in der Realität Leben gefährdet würde oder das räumliche Vorstellungsvermögen an seine Grenzen stößt.“ Wie zum Beispiel bei engen und komplexen Bauräumen oder im erwähnten Feuerwehrbeispiel.

Ziebart führt in den Nebenraum. Auf einem Tisch steht das reale Original des eingangs erwähnten Kastens aus der virtuellen Realität: ein ausrangierter 3D-Drucker. Das Gehäuse ist entfernt, das Innenleben liegt frei. In aktuell drei verschiedenen Projekten rüsten Studierende den Drucker um und statten ihn mit neuen Funktionen aus. „Dabei müssen sie ihre jeweiligen Konstruktionen aufeinander abstimmen und dürfen sich nicht ins Gehege kommen“, erläutert Ziebart die Herausforderung.

Wird für die Konstruktion wie üblich lediglich der PC genutzt, muss das Modell im CAD-Programm (Computer Aided Design) immer wieder gedreht werden, um es von allen Seiten kontrollieren zu können. „Wir konstruieren zwar 3D-Körper, können sie am Computer aber nur in 2D betrachten“, erklärt Maschinenbau-Student Lieven Flöttmann die Schwierigkeit. VR macht es einfacher, ergänzt Kommilitone Leon Frederik Genesius: „Mit der Brille können wir im virtuellen Raum um unser Modell herumgehen, wir haben es viel besser in der Hand.“ Und Fehler werden sofort erkannt: „Wir sehen gleich, ob unsere Berechnungen am PC passen oder wir uns verschätzt haben“, sagt Flöttmann.

Meilenstein fürs industrielle Konstruieren: Sony XR-Brille direkt verbunden mit Siemens CAD-System

Mit der reinen Betrachtung kommen die bisherigen VR-Brillen allerdings an ihre Grenzen. „Es ist wie Fernsehen – etwas ändern geht nicht“, erläutert Jan Robert Ziebart. Das heißt: Passen die Berechnungen nicht, muss die Brille wieder abgesetzt und die Konstruktion am PC geändert werden. Dann müssen die neuen Daten wieder zurück auf die Brille gespielt werden, bevor sich die Änderungen in VR überprüfen lassen. Das kostet Zeit. „An der Hochschule wird das toleriert, in der Industrie bedeutet das aber oft das Aus für eine Idee oder ein Projekt“, weiß der Professor. Deshalb horchte er auf, als Siemens eine Weltneuheit vorstellte: Die führende CAD-Lösung des Konzerns integriert in eine Extended-Reality-Brille von Sony. Ziebart sicherte der HSBI sofort ein Exemplar und setzt sie als erster Hochschullehrer deutschlandweit in der Lehre ein: „Sie ist ein Meilenstein für das industrielle Konstruieren.“

Warum das? Ziebart weist auf die Brille: „Wir können mit ihr Bilder der realen Umgebung überlagern, also die Realität erweitern. Oder wie wir sagen: Extended Reality. Dadurch bekommt man den Eindruck, dass in der echten Umgebung Dinge schweben, die dort gar nicht sind.“ Um zu sehen, wie sich eine Konstruktion in die Umgebung einfügen würde? Ziebart lacht. „Das hat eher praktische Gründe: Wenn ich auch die reale Umgebung wahrnehme, laufe ich nicht gegen eine Tür oder stoße die Kaffeetasse vom Tisch. Vor allem aber sieht man die Tastatur. Die brauche ich, um das Potential der Brille zu nutzen.“

Studierende lernen die bahnbrechende Technologie frühzeitig einzusetzen

Er gibt ein paar Befehle ein, und wieder wölbt sich die Seitenverkleidung des virtuellen Druckers. „Denn das ist der Clou“, sagt Ziebart begeistert: „VR ist jetzt keine Einbahnstraße mehr. Mit dieser Brille kann ich meine Maschinenbauteile nicht nur anschauen, sondern in Echtzeit daran arbeiten, sie für Berechnungen weiternutzen oder gleich die Fräse in der Maschinenhalle steuern.“ Anders gesagt: Die VR-Brille ist vom reinen Betrachtungswerkzeug zum Konstruktionswerkzeug geworden.

Der Einsatz der neuen Sony XR-Brille kommt an bei den Studierenden. „Das Projekt ist zwar arbeitsintensiver als andere, dafür lernen wir aber technisch und methodisch auf dem neuesten Stand“, sagt Lieven Flöttmann. „Super!“ (uh)

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