Interaktive Engineering Technologien

Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD

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Überblick

Unsere Abteilung ist spezialisiert auf angewandte Forschung im Visual Computing entlang des industriellen Wertschöpfungsprozesses. In diesem sich wandelnden Prozess kommt dem Visual Computing eine immer größer werdende Rolle zu. Zu den Anwendungsbereichen zählen:

  • Individualisierung von Produkten durch intuitive Gestaltungsmöglichkeiten im Web
  • Styling und Design sowie Konstruktion und Optimierung von Bauteilen für additive Fertigungsverfahren wie dem 3D-Druck
  • Einsatz von Simulation und Visualisierung in der Produktentwicklung und Fertigung, einschließlich der optischen 3D-Erfassung zur Qualitätskontrolle

Unsere Schwerpunkte liegen dabei auf Geometrieverarbeitung und -rekonstruktion, Simulation und Visualisierung. Unsere Forschung erschließt neue Möglichkeiten von Geometrieerzeugung, -erfassung und -verarbeitung, Simulation sowie Visualisierung. Dadurch entstehen neue Anwendungen

  • in frühen Phasen der Entwicklung (interaktive Simulation),
  • beim Übergang von virtuellen, digitalen Modellen in die Realität und umgekehrt (Cyber-physische Äquivalenz – Digital Twins) sowie
  • im Umgang zwischen Menschen und Maschinen (Mensch-Computer-Interaktion, Mensch-Roboter-Interaktion und Roboter-Mensch-Interaktion).

Unsere Vision

Geometrieerzeugung (CAD), Simulation (CAE) und Visualisierung (post processing) sind heute oft auf verschiedene spezialisierte Softwaresysteme aufgeteilt. Zwischen diesen findet typischerweise ein Übergang von einer kontinuierlichen Repräsentation (NURBS-BRep im CAD) auf eine diskrete Repräsentation (finite Elemente im CAE) statt, die mit diversen Aufwänden und Herausforderungen einhergehen. Wir haben die Vision, diesen Prozess zu vereinfachen, zu integrieren und zu beschleunigen. Das gilt sowohl für Objekte, die digital erzeugt werden als auch für solche, die physikalisch vorliegen (digitally-born / physically-born objects).

Unsere Forschungsergebnisse, Entwicklungen und Lösungen - Ihre Vorteile

  • Innovationen in Prozessen
    • Vermeidung von Medienbrüchen durch möglichst nahtlose Übergange zwischen Medien (real – virtuell – real bzw. kontinuierlich – diskret - kontinuierlich)
    • frühere Entscheidungsfindung, z.B. durch interaktive Simulation und Echtzeit-Visualisierung
    • Automatisierung von Prozessschritten durch dedizierte Software-Lösungen
  • Innovationen in Software-Lösungen
    • interaktive Visualisierung und genauere Darstellung großer Datenmengen (Simulationsergebnisse und Geometrie)
    • einfacherer Zugang und Bedienung zu 3D-Informationen, z.B. durch 3D-Web-Technologie
    • effizientere Berechnungen von rechenintensiven Applikationen; wie beispielsweise Simulation; durch Parallelisierung und spezialisierte mathematische Methoden

Typische Nutzeneffekte

  • weniger repetitive Arbeit
  • Prozessbeschleunigung
  • Kostensenkung
  • kürzere time-to-market
  • joy-of-use
  • bessere Qualität
  • neue Produkte/Prozesse

Ihr Bedarf - unser Leistungsangebot

  • Sie finden für ihre Anforderungen (z.B. Produkt-/Prozessinnovation) keine passende Software am Markt?
    • Fraunhofer entwickelt Individuallösungen
  • Sie möchten Zugriff auf neueste Forschungsergebnisse und diese als Teil ihrer Produkte anbieten?
    • Fraunhofer stellt Know-how bereit
  • Sie suchen eine Beratungsdienstleistung zur Auswahl von Technologie?
    • Fraunhofer bietet objektive Hilfestellung an

Unsere Industriekunden finden sich in erster Linie in zwei Branchenfeldern:

  • produzierende Industrie, zum Beispiel im Automobil und Flugzeugbau sowie im Maschinen- und Anlagenbau
  • Software-Anbieter/-Hersteller, zum Beispiel von Modellierungs-, Simulations- oder auch Visualisierungs-Software.

Zu unseren Kunden und Partnern zählen unter anderem folgende Firmen:

  • Align Technology Inc.
  • Audi AG
  • Bosch Rexroth AG
  • CST AG
  • PI-VR (Autodesk)
  • Spatial Corp. (Dassault Systèmes)
  • Volkswagen AG

Testimonials

»Ich möchte mich an dieser Stelle auch noch einmal sehr herzlich für die wie immer gute Zusammenarbeit im vergangenen Jahr bedanken und hoffe, dass wir auch im nächsten Jahr wieder erfolgreich gemeinsame Projekte bearbeiten können«

Dr. Peter Thoma,

Managing Director /Vorstand, CST-Computer Simulation Technology AG

 

»Wir sind vom Entwicklungsfortschritt begeistert. Das Fraunhofer IGD hat mit großer Eigeninitiative eine Vielzahl von Ideen und Funktionalitäten beigesteuert und umgesetzt. Wir fühlen uns mit der Wahl eines so erfahrenen Forschungsinstituts für unser Entwicklungsprojekt bestätigt. Wir freuen uns auf den Einsatz und erwarten eine substanzielle Zeitersparnis im Workflow«

Tim Miksche,

Leiter Design Methodenentwicklung & Virtual Reality, Audi design

Expertise und Kompetenzen

  • Geometrie- und Bildverarbeitung
    • Geometrische Modellierung mittels NURBS, BReps, Subdivision
    • Geometrieapproximation (Überführung von diskreter in kontinuierliche Geometrie)
    • CAD-Datenkonvertierung (STEP, IGES, JT, CATIA, NX, etc.)
    • CAD-Datenverarbeitung und -visualisierung
    • Bildverarbeitung, Segmentierung, Objekterkennung
    • 3D-Rekonstruktion
    • HMI / UI, Tangible UI, 3D-Interaktion
    • Sketch-based modelling
  • Echtzeit-Visualisierung
    • Wissenschaftliche Visualisierung
    • In-situ / Query-based Visualization
    • Geometrie höherer Ordnung für Simulation und Visualisierung
    • Raytracing, Beschleunigungsdatenstrukturen
    • Realistisches Rendering
    • Cloud Graphics
    • 3D-Internet
  • Interaktive Simulation
    • Interaktive Simulation und Co-Simulation verschiedener Domänen, wie Strukturmechanik oder Strömungsdynamik
    • Effiziente mathematische Methoden wie Multigrid für lineare Gleichungssysteme
    • GPU Computing
    • Parallelisierung
    • Distributed Computing

Technologien

  • ACIS
  • CGAL
  • GML (Generative Modelling Language)
  • OpenCV
  • modern OpenGL, GLSL, Vulkan, WebGL, X3DOM
  • VTK / Paraview
  • Optix, Embree
  • CUDA, DSLs, OpenMP, MPI

Laborausstattung

  • CAD-Software:
    • CATIA, TopSolid, Maya
  • CAE-Software:
    • OpenFOAM, Calculix
  • 3D-Akquisition: Kinect, Photometric Stereo, Sense
  • Spheron HDR Camera
  • Multitouch Table, Microsoft Surface Hub
  • 3D-Displays, Z-Space
  • (VR/AR-) Datenbrillen: Oculus Rift, Epson Moverio, Trivisio
  • Bewegungsplattform Hexapod
  • Roboter: BionicRobotics (kollaborative Roboter mit berufsgenossenschaftlicher Zulassung)
  • 3D-Drucker (Big Builder, Form 2)