In der Praxis: Virtual Reality im Produktdesign

Vielleicht haben Sie als Kind ja auch gerne Autos gezeichnet. Nicht einfach langweilige, normale Autos. Autos in futuristischem Design, mit coolen Gadgets, vielleicht sogar mit Düsenantrieb. Genau das — wahrscheinlich ohne den Düsenantrieb — machen Produktdesigner jeden Tag. Sie entwerfen die Produkte von morgen. Das Design muss nicht nur den optischen Ansprüchen der Kunden entsprechen, sondern auch den praktischen Nutzen des Produkts unterstützen. Allen Ansprüchen gerecht zu werden, ist nicht einfach — dank dem Einsatz von Virtual Reality (VR) werden entsprechende Prozesse aber effizienter und schneller.

Von der virtuellen Skizze bis zum virtuellen Prototyp

Produktdesigner arbeiten bereits heute meist mit am Computer erstellten 3D-Modellen. Diese können sie aber nur am Bildschirm oder in ausgedruckter Form betrachten. Mit Virtual Reality werden bereits erste Skizzen in realer Größe und Umgebung erlebbar. Designer können ihre Entwürfe von allen Seiten betrachten und das Spiel der verschiedenen Farben sowie von Licht und Schatten beobachten. Änderungen sind sofort und direkt am virtuellen Modell möglich.

Der ganze Designprozess zeichnet sich durch eine hohe Interdisziplinarität aus. Die Zusammenarbeit verschiedener Akteure kann durch den Einsatz von VR einfacher und effizienter gestaltet werden. Designer, Ingenieure und Produktmanager diskutieren mit aufgesetzter VR-Brille neue Produkte von der Skizze bis zu einem ersten Prototyp von verschiedenen Standorten aus direkt am virtuellen Modell. Gerade während der Corona-Krise birgt dies viele Vorteile: Ford hat jüngst ein VR-System für den Designprozess eingeführt, um die Zusammenarbeit von den verschiedenen Unternehmensstandorten aus zu vereinfachen. Nun helfen die Brillen bei der Zusammenarbeit aus dem Homeoffice der Mitarbeiter.

Durch den Einsatz von VR verschiebt sich insbesondere der Zeitpunkt, wann der Bau eines realen Prototyps notwendig wird, nach hinten. Mit Simulationen können bereits virtuelle Prototypen unter realen Bedingungen getestet werden. Vor allem muss für Änderungen nicht jedes Mal ein neuer Prototyp gebaut werden. Das erspart hohe Kosten und vor allem viel Zeit.

Effizienter gestaltet und vereinfacht wird auch die Marktforschung und das Einholen von Kundenbedürfnissen. Denn gutes Produktdesign lebt nicht nur vom optischen, sondern auch vom praktischen Nutzen. Kunden können Prototypen virtuell erleben und mit ihnen interagieren, bevor diese überhaupt gebaut wurden. Mittels begleitender Befragungen und technischen Hilfsmitteln wie Eye-Tracking kann Kundenfeedback direkt in den Designprozess eingebaut werden.

High End Hardware und leistungsstarke Software sind zentral

Im Design zählen nicht nur grobe Konturen — auch kleinste Details sind wichtig. Entwürfe von neuen Produkten müssen daher in hochauflösender Qualität betrachtet werden können. Texturen, Spiegelungen und Farbverläufe müssen sichtbar sein. Handelsübliche VR-Brillen reichen qualitativ für diesen Zweck meist nicht aus, teure, hochauflösende Hardware ist nötig. Solche entwickelt beispielsweise das finnische Start-up Varjo. Die VR-Brille von Varjo soll so hochauflösend sein, wie das menschliche Auge. Selbst eine virtuelle Zeitung mit normaler Schriftart und -größe kann mit ihr gelesen werden.

Im Designprozess werden Entwürfe nicht nur optisch beurteilt, sondern ausprobiert. Virtuelle Modelle müssen daher nicht nur hochauflösend dargestellt werden, sondern erlebbar sein. Die Designer und die weiteren am Prozess beteiligten Akteure sind mit Hand-Controllern ausgerüstet, um mit dem virtuellen Modell interagieren und Änderungen direkt vornehmen zu können. Ihre Bewegungen werden durch Bewegungs- und Eye-Tracking direkt in den virtuellen Raum übertragen. Durch haptische Systeme können sie zudem das Produkt und deren Eigenschaften spüren.

Für den gesamten Prozess sind hohe Rechenleistungen unabdingbar. Der US-amerikanische Chiphersteller Nvidia bietet mit Quadro eine Visual-Computing-Plattform an, unter anderem bestehend aus Grafikprozessoren und Softwarelösungen. Nur durch die Kombination leistungsstarker Komponenten können virtuelle Modelle in der nötigen Qualität gerendert und detailgetreue Effekte dargestellt werden. Das System sorgt dafür, dass die visuellen, akustischen und haptischen Signale in Echtzeit und aufeinander abgestimmt dargestellt werden. So entstehen keine Verzögerungen und das immersiveErlebnis wird perfektioniert.

VR-Produktdesign findet vor allem in der Automobilindustrie Anwendung

Die Anschaffungskosten, um umfassendes VR-gestütztes Produktdesign zu ermöglichen, sind heute noch relativ hoch. Die notwendigen High-End Produkte werden auch zukünftig teurer sein als handelsübliche VR-Systeme. Jedoch werden auch ihre Preise durch den technologischen Fortschritt und zunehmendem Wettbewerb zwischen Anbietern fallen.

Noch sind entsprechende Lösungen aufgrund des hohen Preises vor allem für Branchen attraktiv, in denen die Design-Phase lange dauert und die Kosten für reale Prototypen hoch sind. In der Automobilbranche wird VR-Produktdesign fast schon flächendeckend eingesetzt. Die hohen Anschaffungskosten kompensieren die Autohersteller durch schnellere Prozesse und niedrigere Kosten für Prototypen schnell.

Die kürzlich vorgestellten Design-Varianten des Supersportwagens „Chiron“ von Volkswagens Luxusmarke Bugatti wurde dank VR in weniger als einem Jahr entwickelt. Früher setzte Bugatti auf Lehmmodelle, an denen Designer die Details neuer Autoreihen formen konnte. Dieser Prozess wurde nun komplett durch VR ersetzt. Laut Bugatti kostete die Lehm-Variante rund 400.000 Euro, die VR-Variante lediglich 80.000 Euro. Zudem sei der Prozess rund 40 Prozent schneller gewesen.

Audi testet zurzeit das „Virtual Reality Holodeck“. Der Name Holodeck stammt aus der Science-Fiction-Serie Star Trek und bezeichnet dort einen Raum, der virtuelle Welten simuliert. Bei Audi ist Holodeck ein ungefähr 15 mal 15 Meter großer Raum, in dem sich Prototypen realistisch und proportionsgetreu darstellen lassen. Bis zu sechs Personen können sich ausgerüstet mit VR-Brille, zwei Hand-Controllern sowie einem drei Kilo schweren PC-Rucksack auf dem Rücken im Raum bewegen und die Autos der Zukunft erkunden.

Volvo ist über den firmeneigenen Tech-Fund am bereits erwähnten finnischen Start-Up Varjo beteiligt und setzt insbesondere auf Varjos Mixed Reality Systeme. Mit diesen sieht man mit einer VR-Brille die reale, von einer an der Brille befestigten Kamera aufgenommene Umgebung. Eine Software ergänzt diese in Echtzeit mit virtuellen Elementen. Volvo kann so beispielsweise mit einem bereits existierenden Auto auf einer Teststrecke real fahren — neue Designs und Features werden dem Fahrer virtuell in die Umgebung miteingebaut. Diese können so unter realen Bedingungen getestet werden.

Drei Punkte, die Sie über Virtual Reality im Produktdesign wissen sollten:

1. Der gesamte Designprozess von Produkten kann durch den Einsatz von Virtual Reality effizienter und kostengünstiger gestaltet werden — von der ersten Skizze bis hin zum virtuellen Prototyp.
2. Mit neuster Technik können virtuelle Modelle hochauflösend dargestellt werden. Selbst kleinste Details, reale Farbtöne und das Spiel mit Licht und Schatten sind erkennbar.
3. Noch sind die Kosten für entsprechende Hard- und Software sehr hoch. Der Einsatz lohnt sich darum vor allem für Branchen, in denen Designprozesse lange dauern oder die Kosten für den Bau eines Prototyps sehr hoch sind.