Digitalisierung mit Artec 3D-Scannern von bis zu 30 Tonnen schweren Maschinen für Ausstellungen in VR

Eines der 3D-Modelle der Maschine, die in der VR-Simulation von HEMO zu sehen ist. Modell mit freundlicher Genehmigung von HEMO

Wenn Sie sich in einer Fabrik zu Hause fühlen, in der Industrie arbeiten oder gerade auf einer Fertigungsmesse waren, wissen Sie, dass es jeweils immer nur um das eine geht: riesige Maschinen.

Egal, was hergestellt oder vermarktet wird, sind diese Anlagen stets reich versehen mit Förderbändern, Generatoren, Kompressoren und anderen sperrigen Geräten. Aber wie gelingt es eigentlich, die teilweise riesigen Anlagen an Ort und Stelle zu bringen?

Innerhalb der Fabriken können sie mit einem Gabelstapler, einem Kran oder mit Maschinenschlitten – speziellen Rollwagen, mit denen man Dinge in der Werkshalle verschieben kann – bewegt werden. Für den Transport zwischen verschiedenen Standorten müssen die riesigen, tonnenschweren Maschinen jedoch oft verpackt und versandt werden.

Eines der industriellen Reinigungssysteme von HEMO in Aktion. Bild mit freundlicher Genehmigung von HEMO

Wie Sie sich vorstellen können, sind solche Transfers eine Mammutaufgabe, und das vor allem für diejenigen, die Geräte verkaufen und ständig von einer Messe zur nächsten fahren. Hinzu kommen die für den Transport erforderlichen Lastwagen, die erhebliche finanzielle und ökologische Kosten verursachen.

Der Spezialisten für Reinigungssysteme von HEMO haben nun eine einzigartige Lösung entwickelt, um den Transportaufwand zu verringern: Sie stellen ihre Maschinen virtuell aus.

Digitalisierung im industriellen Maßstab

Das in Baden-Württemberg ansässige Unternehmen HEMO berät seit Jahrzehnten führende Hersteller, um deren Anforderungen an verschiedene Reinigungssysteme zu erfüllen.

Der Hauptsitz des Unternehmens für Reinigungssysteme HEMO. Bild mit freundlicher Genehmigung von HEMO

Die Maschinen von HEMO, die für die Reinigung von Metallteilen (zum Beispiel vor der Weiterverarbeitung oder dem Versand) konzipiert wurden, sind äußerst effektiv bei der Entfernung von überschüssigem Öl, Staub und Spänen. Zugleich sind sie sind aber auch geradezu kolossal, denn sie wiegen jeweils zwischen 5 und 30 Tonnen und sind daher sehr schwer zu transportieren.

Auf der Suche nach einer neuen Lösung für Ausstellungen und Fachmessen wandte sich HEMO an Artec Ambassador algona, der vorschlug, die Maschinen zu digitalisieren, damit sie in einem digitalen Raum präsentiert werden können.

„Angesichts der Anzahl der Kabel und Rohre wäre eine Erfassung der Maschinen ohne 3D-Scanner schlichtweg unmöglich“, erklärt Ramon Spiller, Spezialist bei algona. „Es wäre ein unglaublicher Aufwand, alles manuell zu modellieren und die gesamte Größe eines Objekts zu erfassen, ohne dass Details aufgrund von Interferenzgeometrie, für die es keine CAD-Daten gibt, verloren gehen.“

3D-Scans für VR vorbereiten

Die Digitalisierung der Maschinen war mit drei großen Herausforderungen verbunden: Präzision, Maßstab und Geschwindigkeit. Algona ermöglichte es HEMO, alle drei Hürden zu meistern, indem es seinem Team den mobilen Artec Leo, Artec Ray II mit einer Reichweite von 130 Metern und schließlich die nötige Schulung, um beide Geräte optimal zu kombinieren, zur Verfügung stellte.

Während die kabellose Funktionalität von Leo es dem Team ermöglichte, auch schwer zugängliche Stellen detailliert zu erfassen, sorgte das visuelle Trägheitssystem (VIS) von Ray II für einen schnellen und einfachen Digitalisierungsprozess in großem Maßstab.

Eine HEMO-Reinigungsmaschine wird mit Artec Ray II 3D-gescannt. Bild mit freundlicher Genehmigung von HEMO

Um Polygonnetze zu erstellen, die klein genug sind, um auf Microsoft HoloLens- oder HTC VIVE PRO-Headsets laufen zu können, aber detailliert genug, um eine virtuelle Welt einzurichten, verarbeitete HEMO seine Daten in Artec Studio. Mithilfe der leistungsstarken Software für Datenerfassung- und -verarbeitung konnten die Scans zu unglaublich lebensechten Polygonnetzen, die sich aus den Daten mit der jeweils höchsten Auflösung speisten, zusammengefügt werden.

Artec Studio ist zudem reich ausgestattet mit effizienten Algorithmen und Funktionen zur Bearbeitung des Polygonnetzes. Diese erleichterten nicht nur die Fusion von Leo und Ray II Scans, sondern sorgten auch für einen nahtlosen Ablauf des Auftragens von Texturen, der Optimierung von Polygonnetzen und deren Export als OBJ-Dateien.

„Dank VIS (das verschiedene Scans grob ausrichtet) weiß Ray II bereits, wo es steht, so dass fast keine Vorbereitung erforderlich ist“, fügt Spiller hinzu. „Hätten wir ein gewöhnliches, kabelgebundenes Gerät verwendet, so hätten wir möglicherweise auch nicht alle notwendigen Bereiche scannen können. Artec Studio ist für uns ein wichtiger Meilenstein in der Verarbeitung von Scandaten.“

Mithilfe von Blender konnten dann kleinere Textur- und Geometriekorrekturen an schwer zu erfassenden Bereichen wie Rolltüren vorgenommen werden, bevor schließlich ein „virtueller Präsentationsraum“ für Ausstellungen erstellt wurde.

Dieser Raum wurde so gestaltet, dass er ein wenig wie das Technikum von HEMO aussieht, jedoch absichtlich spärlich gehalten, um die Aufmerksamkeit nur auf die Maschinen zu lenken. Nach der Fertigstellung wurden das Modell der Reinigungseinheit und die virtuelle Umgebung an Unity gesendet, wo das Team dann seine VR-Anwendung erstellte.

Die VR-Simulation von HEMO wird auf einer Messe erkundet. Bild mit freundlicher Genehmigung von HEMO

Das Ergebnis? Eine realistische VR-Welt, in der die Benutzer auf die Maschine zugehen, sie aus der Nähe inspizieren und entscheiden können, ob sie für ihre Fabrik geeignet ist, ohne sie jemals in der physischen Realität gesehen zu haben. Die ausgestellten Systeme wurden sogar mit und ohne angebrachte Abdeckungen in 3D gescannt, so dass die Nutzer diese per Mausklick ein- oder ausschalten können, was der App eine interaktive Dimension verleiht.

„Jetzt müssen wir einige Geräte nicht mehr zu Ausstellungen schicken. Wir können einfach die 3D-Brillen mitnehmen und den Kunden alles in VR zeigen“, sagt HEMO 3D-Modellierungsexperte Christian Koch. „Wir haben es dieses Jahr zum ersten Mal ausprobiert. Wenn die Leute vorbeikamen, sagten sie 'Was kann ich sehen?' oder 'Kann ich es ausprobieren?' Das war ein echter Hingucker!“

Die Vision einer virtuellen Zukunft

Nachdem HEMO seine Maschinen mit großem Erfolg in Deutschland, den USA und Mexiko ausgestellt hat, plant das Unternehmen nun, weitere seiner Produkte zu digitalisieren und mit anderen VR-Anwendungen zu experimentieren.

Koch zufolge erwägt HEMO sogar einen auf 3D-Scans basierenden Ansatz für die Wartung, bei dem Probleme aus der Ferne „durch die Augen“ der Kunden, die 3D-Brillen tragen, diagnostiziert werden. Bis dahin sucht er weiter nach Möglichkeiten, die Simulationsleistung zu verbessern.

Dieses Rendering zeigt, wie die VR-Anwendung bei weiterer Entwicklung aussehen könnte. Bild mit freundlicher Genehmigung von HEMO

Nach ersten Erfahrungen mit Hardware wie der Apple Vision Pro, hat sich das Unternehmen mittlerweile auch an einen Microsoft-Spezialisten gewandt, um die Integration von Apps zu verbessern. Angesichts fortschreitender Möglichkeiten in der VR sieht Koch bei HEMO eine glänzende Zukunft für virtuelle Ausstellungen. Und er strebt an, eines Tages das gesamte Angebot für Kunden auf der ganzen Welt, selbst an den entlegensten Orten, verfügbar zu machen.

„Wir haben verschiedene Teile und Größen unserer Maschinen, die unterschiedliche Anwendungsfälle abdecken, und wir möchten, dass sie alle als 3D-Modelle verfügbar sind“, so Koch. „Mein Wunsch ist es, einen Ausstellungsraum zu haben, in dem man ein Produkt auf einem Tablet per Knopfdruck auswählen kann. Das ist meine Vision für 3D-Scanning und VR.“