Genauigkeit bis in den Millimeterbereich durch AR

Die Vermessung und Qualitätskontrolle von Bauteilen ist ein zeitintensiver Prozess. Insbesondere bei U-Booten. Wie AR-Systeme hier künftig unterstützen können, zeigt Holo-Light mit einem Leuchtturmprojekt bei thyssenkrupp Marine Systems 

4. August 1906: das erste deutsche U-Boot gleitet auf der Kieler Krupp Germaniawerft ins Wasser. Mehr als ein Jahr haben Ingenieure und Arbeiter fieberhaft an dem Prototypen gebaut. Heute fertigt auf Teilen des alten Geländes die thyssenkrupp Marine Systems Unterseebote und Marineschiffe – und will sich zu einer der modernsten Werften in Europa entwickeln. Das bedeutet auch die Anwendung neuer Technologien wie Augmented Reality, um die Produktion effektiver, effizienter und schneller zu gestalten. 

„Mit Augmented Reality und dem Eingabegerät Stylus XR sind wir in der Lage, manuelle Fehler schnell zu entdecken und zu beheben. Der ganze Planungs- und Montageprozess ist jetzt deutlich kürzer und wirtschaftlicher“ 

Stefan Lengowski, Manager Development Engineering Platform, thyssenkrupp Marine Systems 

Von Papier zu Augmented Reality 

Die Fertigung von U-Booten ist komplex und mit extrem hohen technischen Anforderungen verbunden. Mehrere Tausend Bauteile müssen ausgerichtet, eingeschweißt und überprüft werden. Die Lage und Ausrichtung von Bolzen und Schrauben bestimmen Vermessungsingenieure dabei anhand analoger 2D-Unterlagen. Das heißt, sie zeichnen die Daten aus dem CAD-Modell in Papierpläne ein und markieren anschließend – mit dem Klemmbrett ausgerüstet – die Stellen händisch im U-Boot. Ein zeitintensiver und auch fehleranfälliger Prozess.  

Das Innenleben eines U-Bootes ist ein komplexes Ökosystem an sich. Augmented Reality hilft Ingenieuren wie diesem hier auf dem Foto, die Konstruktion erheblich zu verbessern und zu vereinfachen – damit jeder Bolzen dorthin kommt, wo er hingehört. (CR: thyssenkrupp Marine Systems): thyssenkrupp Marine Systems

„Wir sind immer auf der Suche nach innovativen Technologien, um unsere Prozesse zu optimieren. In Augmented Reality sehen wir eine Schlüsseltechnologie, um die zeitintensive Vermessung und Qualitätsprüfung von Bauteilen zu digitalisieren“, berichtet Stefan Lengowski, Manager Development Engineering Platform, thyssenkrupp Marine Systems. „Uns war aber auch bewusst, dass wir ein sehr herausforderndes Use-Case-Szenario stellten.“ 

Umfassende AR-Lösung 

Holo-Light bietet ein einzigartiges AR-Lösungspaket aus Software und Hardware. Der Augmented Reality Engineering Space (ARES) ermöglicht es Ingenieuren, CAD-Daten in 3D zu visualisieren, zu manipulieren und gemeinsam zu nutzen. Die Software Suite wird dabei ergänzt durch Stylus XR, ein AR-Eingabegerät mit auf künstlicher Intelligenz basierender Tracking-Technologie. Damit können Ingenieure millimetergenaue Arbeiten, Messungen und Bewegungen in einer Augmented-Reality-Umgebung durchführen. Mit einer Genauigkeit von 1-3 mm dient der Stylus XR als grundlegendes Mess- und Referenzierungsgerät für die U-Boot-Bauteile.  

Das Augmented-Reality-Eingabegerät von Holo-Light mit KI-Tracking, der Stylus XR, besticht durch seine Millimetergenauigkeit und ist ein nützliches Werkzeug für die Qualitätskontrolle und Vermessung. (CR/Simon Toplak für Holo-Light)

Für den Einsatz der Lösung bei thyssenkrupp Marine Systems setzt der AR-Experte zudem auf starke Partner wie Microsoft und Trimble. Über die Datenbrille Hololens 2 werden alle Bauteile angezeigt und in realer Umgebung überlagert. Trimble wiederum liefert mit der XR10 die einzige HoloLens 2-Lösung, die mit einem Industriestandard-Helm kompatibel und für den Einsatz in sicherheitsregulierten Umgebungen zertifiziert ist. 

Prozesse optimieren, Fehler vermeiden 

Der neue Arbeitsvorgang ist für die Ingenieure jetzt deutlich kürzer und einfacher. Im Büro kann der Ingenieur das 3D-Modell (z.B. im jt-Format) in der Software laden, die Koordinaten zum Referenzieren von Schrauben und Bolzen definieren sowie auf die HoloLens 2 Datenbrille hochladen. Die Koordinaten können dann mit dem Stylus XR-Eingabegerät ausgewählt werden. Virtuelle Bauteile geben dabei die Markierungen vor und beinhalten optisches Feedback zur richtigen Platzierung.  

Im U-Boot selbst markiert der Ingenieur mit dem Stylus XR sowie der Überlagerung von virtuellen 3D-Modellen und realer Umgebung mit ARES passgenau die Stellen, an denen eine Schraube montiert werden soll. Anschließend findet die Montage statt. Und danach kann der Ingenieur durch die Augmented-Reality-Brille und -Software einen Soll/Ist-Abgleich im U-Boot vornehmen. „Mit Augmented Reality und dem Eingabegerät Stylus XR sind wir in der Lage, manuelle Fehler schnell zu entdecken und zu beheben. Der ganze Planungs- und Montageprozess ist jetzt deutlich kürzer und wirtschaftlicher“, bestätigt Lengowski. 

Ingenieure bei der Arbeit: thyssenkrupp kombiniert traditionelles Werkzeug mit moderner AR-Hardware. (CR: thyssenkrupp Marine Systems)

Immenses Potential für Planung und Konstruktion 

Insbesondere bei komplexen Konstruktionsvorhaben wie U-Booten verbessert AR bisher aufwändige und fehlerbehaftete Planungs- und Einbauprozesse. Der Ressourcenaufwand ist geringer, Planungsfehler fallen schneller auf und auch Einbaufehler sind kaum mehr möglich. Dadurch lassen sich massiv Kosten und Zeit einsparen, während sich gleichzeitig Qualität und Geschwindigkeit in der Fertigung erhöhen. Dr. Luis Alejandro Orellano, COO von thyssenkrupp Marine Systems, sieht Augmented Reality daher als sehr wichtigen Bestandteil einer Digitalisierungs-Strategie der Werft von Morgen und fördert die Implementierung der Technologie tatkräftig. 

Holo-Light GmbH

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