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Audi entwickelt VR-Software für Planung und Workshops im virtuellen Raum
© Audi Media | Zoom

Virtual Reality und 3D-Scans: Die digital geplante Fertigung des Audi e-tron GT

Der Audi e-tron GT ist das erste Modell der Vier Ringe, dessen Fertigung komplett ohne physische Prototypen geplant wurde. Möglich machten dies mehrere technische Innovationen wie dreidimensionale Gebäudescans, Prozesse des Machine Learnings sowie der Einsatz von Virtual Reality. So wurden sämtliche Montageprozesse wie Abläufe und Handgriffe der Mitarbeiter in virtuellen Räumen, welche die realen Vorbilder bis ins kleinste Detail abbilden, erprobt und optimiert. Diese virtuelle Planung kommt inzwischen standortübergreifend zum Einsatz und sorgt so – nicht nur in Zeiten der Corona-Pandemie – für ein digitales, vernetztes Arbeiten ohne Dienstreisen oder Auslandseinsätze. 3D-Scans und die Planung im virtuellen Raum gestalten Prozesse effizienter und nachhaltiger. Im VIDEO zeigt AUDI wie die Montageabläufe digital geplant werden...

Audi RS e-tron GT - Gran Turismo mit Elektroantrieb

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Wo kommt die virtuelle Planung zum Einsatz und weshalb sind 3D-Scans hierfür so wichtig?

Im herkömmlichen Planungsprozess zur Fertigung eines neuen Audi-Modells kommen unterschiedliche Prototypen zum Einsatz. Die Fahrzeug-Prototypen werden während der frühen Planungsphase als Unikate mit in Handarbeit hergestellten Bauteilen gefertigt. Dies ist zeit- und kostenintensiv. Mithilfe dieser Prototypen legt die Montageplanung die späteren Fertigungsprozesse fest und optimiert diese. Was sind die Tätigkeiten eines Mitarbeiters? 
 
Wo muss ein Bauteil liegen, um für ihn optimal erreichbar zu sein? Kann er es alleine halten und verbauen? Wie muss er sich hierfür bewegen? Sind andere Bauteile im Weg? Was für Werkzeuge benötigt er? Bei der Fertigungsplanung des Audi e-tron GT wurde die Erarbeitung und Beantwortung dieser Fragen nun in die digitale Welt verlagert. Mithilfe von Virtual Reality wird jeder Schritt und jeder Handgriff im digitalen Raum erprobt. Ziel der virtuellen Planung ist, dass bei der späteren Fertigung des Autos alle Prozesse perfekt ineinandergreifen und die Takte entlang der Linie nahtlos aufeinander abgestimmt sind. 

Bei der Montageplanung des e-tron GT wurden sämtliche Montageprozesse wie Abläufe und Handgriffe der Mitarbeiter in virtuellen Räumen erprobt und optimiert.
Bei der Montageplanung des e-tron GT wurden sämtliche Montageprozesse wie Abläufe und Handgriffe der Mitarbeiter in virtuellen Räumen erprobt und optimiert.
© Audi Media
 
 
Hierfür müssen die Begebenheiten in der Produktionshalle präzise und maßstabsgetreu nachgebildet werden. An dieser Stelle kommen 3D-Scans ins Spiel. Mit spezieller Hard- und Software kreieren sie ein virtuelles Abbild der realen Produktionsstätte samt Anlagen, Werkzeugen und Regalen. Die Audi Böllinger Höfe am Standort Neckarsulm, wo der Audi e-tron GT gefertigt wird, gibt es nun also auch in der digitalen Welt. Und dank neuer, digitaler Planungsmethoden lässt sich auf dieser Grundlage bereits Jahre im Voraus die Fertigung von morgen virtuell planen.
 

Wie funktionieren die 3D-Scans und welche Rolle spielt künstliche Intelligenz dabei?

Grundlegend für das Generieren der entsprechenden Daten ist ein Scanner, also die Hardware. 
 
Er ist etwa zwei Meter hoch und steht auf vier Rädern, auf denen er von einem Mitarbeiter durch die Räume bewegt wird. Am oberen Ende sind ein LiDAR (Light Detection and Ranging) sowie drei weitere Laser-Scanner und eine Kamera verbaut. Beim Scannen eines Raumes geschehen zwei Vorgänge gleichzeitig: Die Weitwinkel-Kamera nimmt ein Bild des Raumes auf, während die Laser diesen exakt vermessen und eine dreidimensionale Punktewolke der Umgebung erstellen. 250.000 Quadratmeter an Produktionshallen wurden alleine am Standort Neckarsulm mit dieser Technik bereits erfasst. Doch erst das Zusammenspiel aus Hard- und Software macht aus den erzeugten Punkten, Bildern und komplexen Datensätzen ein verwertbares Gesamtbild, das mit den bestehenden Planungssystemen genutzt werden kann. Die Software hierfür ist eine Eigenentwicklung von Audi, die auf künstlicher Intelligenz und Machine Learning basiert. 

Mittels spezieller Soft- und Hardware wurden am Audi-Standort Neckarsulm Produktionshallen und komplette Gebäude dreidimensional gescannt.
Mittels spezieller Soft- und Hardware wurden am Audi-Standort Neckarsulm Produktionshallen und komplette Gebäude dreidimensional gescannt.
© Audi Media


Die Punktewolke sowie die aufgenommenen Fotografien werden miteinander kombiniert, es entsteht ein dreidimensionaler, fotorealistischer Raum – ähnlich der Ansicht bei Google Street View. Proportionen und Größen stimmen maßstabsgetreu mit der Realität überein.
 
 Die Software erkennt zudem automatisch sämtliche Gegenstände wie beispielsweise Maschinen, Regale und Anlagen im Raum. Zudem lernt sie mit jedem Scanvorgang automatisch dazu und kann Gegenstände noch präziser erkennen, unterscheiden und klassifizieren. Das System differenziert beispielsweise zwischen einem Regal und einem Stahlträger – die Positionierung des Regals kann später im Programm verändert und im virtuellen Raum neu ausgerichtet werden. 
 
Die des Stahlträgers nicht. Diese Daten ermöglichen von überall aus einen virtuellen Rundgang durch die gescannte Fertigung und lassen sich direkt im Planungsprozess einsetzen.

Audi Media / DW

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