Innovation trifft Virtuelle Realität: Das Potential der VR-Technologie zur Optimierung von Produktentwicklungsprozessen durch die Integration von Virtuellen Prototypen

Um auf dem globalen Markt konkurrenzfähig zu bleiben, sind Unternehmen angetrieben ihren Produktentwicklungsprozess stetig zu optimieren und zu beschleunigen. Voraussetzung für den innovativen Fortschritt und anschließenden nachhaltigen Erfolg ist unter anderem ein erhöhtes Maß an kreativen Möglichkeiten, Entwicklungsfreiheit sowie erweiterten Testmöglichkeiten. Der Einsatz virtueller interaktiver Technologien ist in heutigen Produktionsumgebungen ein unverzichtbares Entwicklungs- und Evaluierungswerkzeug für effektive und effiziente Innovationsprozesse.

In diesem Kontext kommen virtuelle Prototypen in Form von dreidimensionalen (3D-) Modellen und Simulationen als kostengünstige Alternative zum Bau von physikalischen Prototypen oder Mockups verstärkt zum Einsatz und ergänzen in vielen Industriebranchen die Produktionsschritte. Dieses Buch dokumentiert einen flexiblen Ansatz zur Entwicklung einer immersiven Head-Mounted-Display-Umgebung unter Verwendung der Game Engine Unity3D.

Autorentext

Katrin Anna Gruber, B. Sc., wurde 1985 in Würzburg geboren. Ihr Studium der Medienkommunikation an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg schloss sie im Jahre 2014 mit dem akademischen Grad Bachelor of Science erfolgreich ab. Bereits während des Studiums sammelte die Autorin umfassende praktische Erfahrungen in der TV-, Film- und Medienbranche. Jobs in verschiedenen Geschäftsfeldern formten zusätzlich die Interessen der ausgebildeten Fremdsprachenkorrespondentin. Fasziniert vom Potential der Virtuellen Realität, tauchte sie in die Videospiel-Entwicklung ein, um mit der 3D-Brille Oculus Rift fiktive Szenarien in realitätsnahe Erlebnisse verwandeln zu können.

Leseprobe
Textprobe:
Kapitel 1, Einleitung:'V [irtual] R [eality] is now really real' (Brooks Jr, 1999, S. 16).
Virtual Reality (d. Virtuelle Realität) entstand als ein Teilbereich der Mensch-Maschine-Kommunikation und deren Anwendungen in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts. Doch erst durch die rasante Entwicklung der Computertechnologie in den vergangenen Jahrzehnten, ist die Vision der Virtuellen Realität (VR) jetzt erlebbare Wirklichkeit (McLellan, 1996). Der Wissenschaftler und MIT1-Absolvent Ivan E. Sutherland stellte bereits 1965 in 'The Ultimate Display' seine Vision eines VR-Systems dar. Er beschrieb den Computerbildschirm als ein Fenster, durch das die virtuelle Welt erblickt wird. Besondere Herausforderung der Computergra k ist es diese virtuelle Welt real aussehen, klingen und in Echtzeit handeln zu lassen. Dabei sollen so viele Sinne wie möglich angesprochen werden (Sutherland, 1965). Sutherland sagte voraus, dass die Computerwissenschaft früher oder später im Stande sein wird durch virtuelle Erfahrungen die Sinne zu überzeugen. Mit der Er ndung des Head Mounted Displays, einer Datenbrille zur Visualisierung dreidimensionaler Umgebungen, brachte Sutherland die VR-Entwicklung entscheidend voran (McLellan, 1996). So bezeichnet Virtual Reality eine Technologie, die versucht, dem Benutzer eine vollständige Immersion in einer interaktiven computergenerierten Umwelt zu bieten (Steurer, 1996). Dabei beschreibt das Konzept der Immersion das Eintauchen in die virtuelle Realität. Wie stark ein Individuum in die dargestellten Inhalte eines digitalen Mediums eintaucht, hängt davon ab wie viele Sinne durch das Medium stimuliert werden und wie realistisch diese Eindrücke sind (Butz, Malaka & Hußmann, 2009). Der Filmtheoretiker Bela Balazs beschrieb 1938 in einem Text Immersion als das Eintauchen in eine künstliche Welt durch Au ösung der räumlichen Grenzen (Balazs, 1938). Balazs prägte diese Bezeichnung aus Sicht der damaligen Medienerlebnisse Film, Theater und Oper (Stapelkamp, 2010). In Bezug auf das Medium digitaler Film fördern beispielsweise eine hochwertige Bild- und Tonqualität das Immersionserleben. Dennoch bleibt der Rezipient als Betrachter des Films passiv, er kann sich nicht bewegen beziehungsweise mit dem digitalen Inhalt interagieren. In der Virtuellen Realität will man diese Grenzen durchbrechen und es den Nutzern ermöglichen sich frei in einer Szene zu bewegen (Butz et al., 2009). Immersion ist eng verknüpft mit dem Begriff Präsenz (engl. Presence). Nach Slater & Wilbur (1997) bezeichnet Presence das psychische, subjektive Erleben, sich innerhalb der virtuellen Umgebung zu be nden ('being there'). Immersion beschreibt die mediale Qualität des technischen Systems, die von außen auf den Nutzer einwirkt und durch die Sinnesorgane wahrgenommen wird. Das Präsenzerleben setzt demnach die technische Realisierung von Immersion als notwendig voraus (Slater & Wilbur, 1997).
1.1, Motivation:
Neueste Entwicklungen im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologien zeigen ein immer stärkeres Zusammenwachsen der realen Welt mit virtuellen Umgebungen. War dies in jüngster Vergangenheit wenigen Forschern vorbehalten, so bringen mittlerweile Entwicklungen wie das Google Glass2 oder das Oculus Rift3 virtuelle Umgebungen und Immersionserleben in unseren Alltag. Der zunehmende globale Wettbewerb bringt viele Unternehmen bei der Entwicklung neuer Produkte an Ihre Grenzen. Zudem wird es für Unternehmen zunehmend schwieriger die Kundennachfragen zu erfüllen und konkurrenzfähig zu bleiben. Der Zeit- und Kostendruck in der Produktentwicklung zwingt die Unternehmen dazu sich neuen, aufstrebenden Technologien zuzuwenden (Sturm, 2009).
An dieser Stelle verfügt die VR-Technologie über enormes Potential zur problemlösenden, kostensparenden, innovativen und erfolgreichen Anwendung in verschiedensten Bereichen der Produktionstechnik (Mujber, Szecsi & Hashmi, 2004). VR erobert neben Anwendungsgebieten wi