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Technologie der Zukunft: Wie Virtual Reality die Automobilbranche transformiert

Technologie
Wie Virtual Reality die Automobilbranche transformiert

VR in der Automobilindustrie. Person arbeitet an Modell mit VR-Brille. Bild: Gorodenkoff/Adobe Stock
Auch die Automotive-Branche setzt zunehmend auf Virtual Reality-Anwendungen.
Bild: Gorodenkoff/stock. adobe.com
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Virtual Reality (VR) erfreut sich auch außerhalb der Gaming-Industrie immer größerer Beliebtheit – die Automobilbranche macht hier keine Ausnahme. Die VR-Technologie kann dabei mehr als interaktive Erlebnisse anbieten. Es geht um reale wirtschaftliche Vorteile. Ein solider Grund, um die Technologie aus der Welt der Spiele ernst zu nehmen.

Der Autor Boris Shiklo ist technischer Geschäftsführer bei ScienceSoft

Im Jahr 2020 wurde der weltweite VR-Markt auf 6,1 Mrd. US-Dollar geschätzt. In einer Studie prognostiziert das Beratungsunternehmen PwC, dass der deutsche Virtual-Reality-Markt bis 2023 einen Umsatz bis zu 280 Mio. Euro erreichen wird. Immer mehr Unternehmen planen, Virtual Reality einzusetzen. Die Automobilbranche gilt dabei als einer Vorreiter.

Virtuelle Realität (VR): Wie funktioniert es?

Bei Virtual Reality handelt es sich um eine Technologie, die es ermöglicht, computergenerierte, virtuelle, sehr realistische 3D-Umgebungen zu erstellen. In diesem Umgebungen werden interaktive Erlebnisse in Echtzeit angeboten – die in der Wirklichkeit visuell, akustisch und haptisch wahrgenommen werden können.

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Hardwareseitig wird eine VR-Brille benötigt, um in die digital erzeugte Realität einzutauchen und mit der simulierten Welt und den zugehörigen Objekten zu interagieren. Die VR-Brille isoliert den Nutzer von der realen Welt und ermöglicht eine 360-Grad-Sicht auf eine simulierte Wirklichkeit. Die virtuelle Welt reagiert nahezu in Echtzeit auf Handlungen der Nutzer, sodass der Eindruck entsteht, als ob alles echt passiert. Das Gefühl, „Mittendrin zu sein“, heißt Immersion. Der Grad der Immersion hängt davon ab, welche Technik eingesetzt wird und wie fesselnd und kreativ die virtuelle Welt gestaltet ist.

VR in der Automobilbranche: Anwendungsfälle und Vorteile

Automobilkonzerne setzen bei Forschung und Produktion, bei Trainings, in Marketing und Vertrieb auf Virtual Reality. Mit der Technologie lassen sich Kosten und Zeit sparen, die Produktivität erhöhen und der Fahrzeugvertrieb fördern. In der Automobilbranche gilt Deutschland als europaweit führender VR-Anwender. Nachfolgend werden drei verbreitete Anwendungsfälle für Virtual Reality in der Automobilindustrie detailliert beschrieben.

VR-Prototyping

VR bietet Abhilfe bei der Erstellung von Prototypen. Die Vorteile von virtuellem Prototyping:

  • Mittels virtuell erstellter 3D-Modelle lässt sich die Anfertigung von mehreren physischen Prototypen vermeiden
  • Der Produktentwicklungs-Prozess lässt sich dadurch beschleunigen und effizienter gestalten, was die Kosten senkt
  • Jedes virtuelle Modell lässt sich in einer immersiven Umgebung aus verschiedenen Blickwinkeln im Detail betrachten, und auf Fehler überprüfen
  • Der reale physische Prototyp wird nur nach der Abstimmung aller Details und der Begutachtung eines virtuellen 3D-Modells angefertigt

Ein gutes Beispiel für den Einsatz von VR beim Prototyping liefert BMW. Der deutsche Autohersteller nutzt Virtual Reality, um Autos virtuell zu designen und zu entwickeln. Einzelne Komponenten für die Ausstattung und die Sicherheit werden hier in einer virtuellen Umgebung getestet.

Trainings/Ausbildung mit Virtual Reality

Virtual Reality hilft bei der Schulung neuer Mitarbeiter, um ein schnelles Onboarding zu gewährleisten. Mithilfe von VR-Brillen können Mitarbeiter erst in einer sicheren virtuellen Umgebung (komplett ortsunabhängig) Arbeitsschritte üben und ihre theoretischen Kenntnisse dann in der Praxis umsetzen. Virtual Reality macht es möglich, unterschiedliche Szenarien durchzuspielen und damit neue Mitarbeiter effizienter zu schulen. Trainings können komplett virtuell stattfinden, sodass kein Bedarf entsteht, den laufenden Betrieb zu stören.

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Ford und Bosch haben zum Beispiel ein VR-Tool entwickelt, das Techniker schult, das vollelektrische Auto Mustang Mach-E korrekt zu warten.

VR-Showrooms

Die VR-Technologie bietet bereits heute neue Möglichkeiten in der Automobilindustrie – auch beim Verkauf neuer Autos. In sogenannten VR-Showrooms können potenzielle Kunden unterschiedliche Varianten von Autos in einer virtuellen Umgebung erkunden und einen Wunschwagen individuell konfigurieren. Auch eine realitätsnahe Probefahrt ist möglich. Audi nutzt bereits VR-Showrooms, um die gesamte Palette an Autos und Optionen anzuzeigen. Dank VR-Anwendungen ist auch eine Erkundungstour von Zuhause aus möglich.

Bestandteile einer typischen VR-Lösung

Unabhängig davon, wie komplex eine VR-Lösung ist, umfasst sie folgende Komponenten: Ausgabe-und Eingabegeräte wie Tracking-Sensoren, VR-Brillen und Controller, Datenbank, VR-Anwendung und ein webbasiertes Admin-Panel.

Virtual Reality in der Automobil-Branche. Grafik: ScienceSoft
Virtual Reality in der Automobil-Branche. Grafik: ScienceSoft

VR-Brillen + Controller

Auf dem Markt sind mobile, kabelgebundene und autarke VR-Brillen erhältlich. Mobile VR-Headsets wie zum Beispiel Samsungs Gear VR oder Daydream sind auf ein Smartphone angewiesen, das gleichzeitig als Rechner, Tracking-Tool und Display dient.

Im Gegensatz dazu nutzen kabelgebundene VR-Systeme (etwa Oculus Rift und HTC Vive) einen Computer und zusätzliche Eingabegeräte wie Hand-Controller oder Kameras für das Tracking. Der Vorteil: höhere Leistungsfähigkeit, bessere Auflösung und vielfältigere Interaktions-Möglichkeiten. Autarke VR-Brillen wie die Oculus Quest 2 bieten kabellose Freiheit und Tracking ohne externe Sensoren gepaart mit der erhöhten Leistungsfähigkeit an.

Die meisten VR-Brillen verfügen über eigene Controller, die per Handbewegung Interaktionen mit der virtuellen Umgebung ermöglichen.

Tracking-Sensoren

Tracking-Systeme sind erforderlich, um verschiedene Daten zu erfassen. Dazu gehören etwa Kopfbewegungen (Headtracking) und die Positionen und die Lage eines Nutzers im Raum (Positionstracking). Diese Daten werden dann in die virtuelle Umgebung übertragen. Bewegungen können über interne oder externe Tracking-Sensoren übertragen werden.

Im ersten Fall erfolgt das Tracking direkt durch die VR-Brillen (per Kamera oder Sensoren, die in Brillen integriert sind).

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Externe Tracking-Sensoren (wie zum Beispiel an den Wänden montierte Infrarot-Kameras) können ebenfalls eingesetzt werden. Die meisten modernen VR-Brillen jedoch benötigen keine externen Sensoren. Je nach der Anzahl der Freiheitsgrade (Degrees of Freedom, kurz DOF) unterscheidet man 3DoF- und 6DoF-Tracking-Systeme. 6DoF-Systeme bieten mehr Bewegungsfreiheit und ermöglichen damit eine höhere Empfindung von Immersion.

Client-VR-Anwendung

Eine VR-Anwendung gilt als Schlüssel-Modul einer VR-Lösung, die für die folgenden Aufgaben verantwortlich ist:

  • Verarbeitung von Eingabedaten
  • Generierung von Ausgabe-Daten
  • Erstellung von 3D-Modellen für Autos
  • Realisierung von Interaktionsszenarien

Bei der Entwicklung einer VR-Anwendung spielen Programmiersprachen wie C#, C++ oder JavaScript eine besondere Rolle. Mit deren Hilfe können VR-Apps auf Basis spezieller VR-Engines wie der Unreal Engine, Unity oder Amazon Sumerian programmiert werden. Bei der Erstellung einer 3D-Umgebung sollte besonders auf das UX-Design geachtet werden, um virtuelle Umgebungen mit außergewöhnlichen Erlebnisse zu erschaffen.

Datenbank + Webbasiertes Admin-Panel

VR-Anwendungen kommunizieren bidirektional mit einer Datenbank. Hier werden 3D-Modelle für Autos, Interaktions-Szenarien und Benutzerdaten gespeichert. Für die Datenspeicherung können auch Cloud-Speicher wie Amazon S3 oder Azure Blob Storage zum Einsatz kommen.

Der Zugriff auf Inhalte in einer Datenbank (um entsprechende Daten zu ändern oder zu löschen) wird über ein webbasiertes Admin-Panel ermöglicht.

Welche Faktoren einen direkten Einfluss auf Kosten haben

Um von Kostenersparnissen zu profitieren, müssen Autobauer erst in VR-Lösungen investieren. Der Zeit- und Kostenaufwand wird dadurch bestimmt, wie komplex und hochwertig eine VR-Lösung sein wird. Für eine komplexere VR-Lösung benötigt man leistungsstärkere Hardware und eine VR-Umgebung mit einem höheren Detaillierungsgrad, die vielfältige Interaktions-Möglichkeiten anbietet.

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Kabelgebundene VR-Brillen mit einer höheren Auflösung kosten mehr als etwa einfache mobile VR-Headsets. Zählt man dazu noch zusätzliche Controller und Tracking-Sensoren, steigt der Preis. Die Erstellung von VR-Anwendungen mit einer maximal realistischen VR-Umgebung ist zeit- und kostenintensiv.

Die Kosten hängen auch davon ab, welche Methoden zum Erfassen/Erstellen wichtiger visueller Elemente (wie z. B. 3D-CAD-Rendering oder Videoaufnahme) zum Einsatz kommen, ob zusätzliche Module mit erweiterten Funktionen entwickelt werden sollten oder ob die Integration von Hardware und/oder Software von Drittanbietern erforderlich ist.

Falls alle Daten in den Cloud-Datenbanken gespeichert werden, sollte man mit Betriebskosten rechnen. Es handelt sich um Kosten für Cloud-Services, die von der Preispolitik eines Cloud-Service-Anbieters abhängen.

Fazit

Die führenden Automobilkonzerne werden häufig zum Vorreiter bei der Einführung innovativer Technologien. Wo andere Branchen noch ganz am Anfang stehen, ist die Automobilindustrie schon einige Schritte weiter.

Große Autohersteller wie BMW, Volkswagen, Audi, Ford und Tesla nutzen Virtual Reality schon seit einigen Jahren – fast in jeder Phase der Wertschöpfungskette. Mit jedem Jahr bietet Virtual Reality für Autobauer immer neue Einsatzmöglichkeiten und verspricht damit, einen erheblichen Beitrag beim historischen Wandel in der Automobilbranche zu leisten.


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