Virtuelle Realität: Wie Datenbrillen die Industrie erobern

Egal ob Produktion, Logistik, Entwicklung: Virtuelle Realität hält Einzug in die Industrie. Den Herstellern eröffnet sich ein Milliardenmarkt. Bereits in den 90er-Jahren gab es Experimente zu Datenbrillen.

Gemeinsam mit der verwandten virtuellen Realität (VR) ist die Augmented Reality ein vielversprechender Zukunftstrend für Unternehmen.

Bild:  dpa - picture-alliance

Sie haben ein hohes Nervpotenzial: Bedienungsanleitungen. Das gilt nicht nur beim Schrankaufbau daheim, sondern auch in Industriehallen. Ein Arbeiter, der eine Maschine mit einem Werkzeug ausrüstet, muss immer wieder nachschauen: Wie werden die Anschlüsse konfiguriert? Dann legt er die Anleitung beiseite und setzt die Anweisung um. Viel praktischer wäre es, würde der jeweilige Anschluss aufleuchten und genau anzeigen, was jetzt zu tun ist.

Der Elektrotechnik-Hersteller Weidmüller aus Detmold setzt aktuell genau das um – mit Hilfe einer Datenbrille. Blickt der Arbeiter durch sie auf die Maschine, wird ihm eingeblendet, welches Werkzeug er für den aktuellen Auftrag benötigt und wie er es einzusetzen hat. Auf einen Blick erkennt er dann, welche Schläuche er anbringen muss oder welche Füllstände niedrig sind. Die Anleitung ist detaillierter als früher, und man hat die Hände frei. „Damit gehen wir gerade in die Praxis“, sagt Patrick-Benjamin Bök, Leiter Global Factory Digitalization & Intelligence bei Weidmüller. „Das hilft den Kollegen sehr, es spart Zeit, und wir vermeiden Fehler.“

Die Anleitungen sind nicht der einzige Grund, warum Weidmüller sechs sogenannte Hololens-Datenbrillen von Microsoft gekauft hat und plant, bald noch viele nachzuordern. Sie werden auch bei Reparatur und Wartung eingesetzt, ebenfalls zur Schulung. In Zukunft sollen sie ganze Maschinenparks in leere Hallen projizieren. Immer geht es darum, die Realität mit digitalen Informationen oder Modellen anzureichern. Der Fachbegriff dafür heißt Augmented Reality (AR) – erweiterte Realität.

Was die Besucher auf der Industrie-Messe erwartet

Digitale Umspannwerke werden eine Schlüsselkomponente des Stromnetzes der Zukunft sein – davon ist man bei ABB überzeugt. Erneuerbare Energien unterliegen von Natur aus Schwankungen, zudem wird der traditionelle Leistungsfluss in nur eine Richtung zunehmend durch multidirektionale Stromflüsse abgelöst. Das stellt neue Anforderungen an die Umspannwerke. ABB will mit dem Konzept eines "digitalen Umspannwerks", in dem bereits zahlreiche existierende Produkte und Lösungen eingebaut sind, den Messebesuchern eine Vision für das Stromnetz der Zukunft präsentieren.

Bild: PR

Im Umfeld der Industrie 4.0 stehen Ingenieure oft vor ganz neuen Herausforderungen bei der Entwicklung von Produkte: Sie müssen eine komplexe Mechatronik, Sensoren, Aktuatoren und eine intelligente Steuerung vereinen. Die Altair Engineering GmbH stellt daher auf der Hannover Messe Lösungen und Methoden für simulationsgetriebene Innovation vor und zeigt anhand von Technologiedemonstratoren und Kundenbeispielen, wie diese erfolgreich in der Entwicklung innovativer Produkte eingesetzt werden können.

Die Systemsimulation für einen kollaborativen Roboter (Cobot) dient zudem der Lastermittlung für die Topologieoptimierung, mit der sich Leichtbaustrukturen durch organische Formgebung realisieren lassen. Diese leichten Strukturen sind letztlich Voraussetzung für die geforderte Effizienz bei gleichzeitig hoher Präzision und Arbeitssicherheit.

Bild: PR

Bis auf wenige Ausnahmen verfügen alle Landtiere über Beine. Und so wundert es wenig, dass Entwickler von Robotern diesem Vorbild nacheifern und alles daran setzen, für ihre Schöpfungen möglichst vergleichbare Bewegungsapparate zu entwerfen. Besonders begabt darin ist offensichtlich Marco Hutter, Professor am Institut für Robotik und Intelligente Systeme der ETH Zürich. ANYmal verfügt über Gelenke, die in ihrer Dynamik tatsächlich an ein tierisches Äquivalent erinnern. So kann ANYmal nicht nur gehen oder laufen, sondern auch Treppen steigen, kriechen, tanzen, klettern und springen – und die Sprünge dann weich abfedern. Mit lediglich 30 Kilogramm Gesamtgewicht ist ANYmal handlich genug, um sich zur Not auch mal tragen zu lassen.

Bild: PR

Die aus der TU Darmstadt hervorgegangene Danto Invention GmbH hat sich auf innovative Leichtbau-Konzepte für Faser-Kunststoff-Verbund-Teile spezialisiert und präsentiert auf der Hannover Messe jetzt erstmals die unmittelbar vor dem Markteintritt stehende Danto-Feder. Ein Vorteil dieser Feder ist natürlich das Gewicht – Danto spricht von einer Ersparnis von mehr als 70 Prozent im Vergleich zu einer Stahlfeder. Wesentlicher noch sei aber die hohe Formflexibilität, die Konstrukteuren aus unterschiedlichen Bereichen bisher ungeahnte Gestaltungsmöglichkeiten bieten soll. Die Feder ist zudem rostfrei und weist ein sehr hohes Maß an Dämpfung auf. Durch diese und zahlreiche weitere Vorteile eröffnet sich diesem Konzept ein sehr breiter Bereich an interessanten Anwendungen, zum Beispiel in der Robotik, im Schiffsbau, in der Luft- und Raumfahrt oder im Maschinenbau – um nur einige zu nennen.

Bild: PR

In Zeiten, in denen die Hannover Messe fast ausschließlich im Zeichen der Digitalisierung steht, gelten Vertreter der guten alten Schwerindustrie schon fast als Exoten. Doch auch dort tut sich einiges, wie Die Firma Meuselwitz Guss zeigt. Im Fokus stehen Themen wie Ressourcenschonung und Kosteneffizienz. Zu den aktuellsten Produktentwicklungen zählen zum Beispiel mischkristallverfestigte Konstruktionswerkstoffe mit Kugelgraphit, die sich durch ihre gute Bearbeitbarkeit auszeichnen und Leichtbaukonstruktionen hochbelastbarer Bauteile ermöglichen, wie sie beispielsweise in Windenergieanlagen benötigt werden.

Bild: PR

Als Supraleiter bezeichnet man Materialien mit ganz besonderen Eigenschaften: Kühlt man sie unter ihre spezifische "Sprungtemperatur" hinaus ab, fällt nicht nur ihr elektrischer Widerstand schlagartig auf null, sie können zudem das Feld eines Permanentmagneten in einem definierten Abstand einfrieren – sodass entweder sie selbst oder der Magnet in einen Schwebezustand gelangen. Diese Eigenschaften verleihen Supraleitern ein großes Potenzial für die zukünftige industrielle Anwendung. Sie ermöglichen es, Objekte ganz ohne Regelungstechnik zu lagern, oder mit nur geringem Energieaufwand berührungslos zu bewegen – selbst durch Wände hindurch. Dabei ist ihr staub- und abriebfreies Arbeiten perfekt geeignet, um Objekte schwebend in sehr reinen Umgebungen geschützt zu transportieren. Festo widmet sich schon seit längerem der Erforschung und Entwicklung von geeigneten Supraleiter-Anwendungen und präsentiert den aktuellen Stand der Dinge jetzt auf der Messe in Hannover.

Eine dieser möglichen Anwendungen ist die kontaktfreie Reinigung eines Exponats im fluiden Umfeld in der so genannten SupraTube. Diese ist eine geschlossene, senkrecht stehende und mit Flüssigkeit gefüllte Glasröhre. In ihr wird ein Magnetpuck von einem ersten Kryostaten mit Supraleitern in einem Abstand von rund fünf Millimeter im Schwebezustand gehalten. Durch einen Impuls in Drehbewegung versetzt und dann vom oberen Kryostaten entkoppelt, sinkt die Magnetscheibe in Kreiselbewegungen in der Röhre hinab, bis sie am unteren Ende von dem Supraleiter im anderen Kryostaten wieder eingefangen und berührungslos zentriert wird.

Bild: PR

Auch wenn viele ehemals kabelgebundene Techniken inzwischen drahtlosen Alternativen gewichen sind – die Energieübertragung findet auch in Zeiten der industriellen Automatisierung und Digitalisierung meist noch immer über Steckverbindungen statt. Dies gilt insbesondere für Anwendungen mit häufigen Steckzyklen, wie bei den in immer mehr Produktions- und Lagerhallen eingesetzten automatischen Transportsystemen. Um das zu beheben präsentiert Weidmüller Interface mit dem FreeCon Contactless eine gleichermaßen elegante, effiziente und technisch ausgereifte Lösung.

Wie der Name schon erahnen lässt, ist FreeCon Contactless für eine kontaktlose und wartungsfreie Energieübertragung ausgelegt. Ein Einsatzgebiet ist das automatisierte Aufladen mobiler Systeme, zum Beispiel bei Akku-Ladestationen führerloser Gabelstapler, aber auch für andere Transportsysteme und Roboter ist FreeCon Contactless geeignet. Mittels induktiver Resonanzkopplung kann das innovative FreeCon Contactless eine Leistung von 240 Watt – 24 Volt DC / 10 Ampere – über einen bis zu fünf Millimeter breiten Luftspalt kontaktlos übertragen – und das mit einem Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent.

Bild: PR

Gemeinsam mit der verwandten virtuellen Realität (VR) ist die Augmented Reality ein vielversprechender Zukunftstrend für Unternehmen. Während die virtuelle Realität bereits ein großes Thema im Marketing und bei Produktpräsentationen ist, gilt vielen Industriebetrieben die erweiterte Realität als große Chance, die sich gerade erst auftut.

Produktion, Logistik, Entwicklung – in immer mehr Bereiche hält die Technik Einzug. „Wir gehen von einem enormen Anstieg der Anwendungsfälle aus“, sagt Ulrich Bockholt, der am Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung zu AR forscht. Rund 850 Millionen Euro werden deutsche Unternehmen bis 2020 in Lösungen für virtuelle und erweiterte Realität investieren, so eine Studie der Unternehmensberatung Deloitte, des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik und des Branchenverbands Bitkom. Der weltweite Markt für VR und AR werde laut Goldman Sachs Research bis 2025 auf ein Volumen von 80 Milliarden Dollar wachsen. Andere Prognosen sind noch optimistischer.