Zwei grundlegende Technologien des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD werden künftig Hand in Hand gehen. Durch die Integration der interaktiven 3D-Visualisierungsplattform instant3Dhub und der AR-Tracking-Technologie VisionLib wird es erstmals möglich sein, AR-Anwendungen in einer „Software-as-a-Service“-Infrastruktur zu betreiben, um rechenintensive Algorithmen in der Cloud auszuführen. Die CAD-Daten verbleiben dabei ausschließlich in der Infrastruktur des Unternehmens, während lediglich die für die aktuelle Visualisierung relevanten Daten in Echtzeit an mobile Endgeräte (z. B. Smartphones, Datenbrillen) übertragen werden.

Mit instant3Dhub stellt das Fraunhofer IGD eine Plattform zur Beschleunigung der Visualisierung von 3D-Modellen auf Basis originaler CAD-Daten bereit. Auf dieser Plattform können beliebige Endgeräte – AR-Brillen, Tablets oder Smartphones – genutzt werden, um enorme Datenmengen automatisch und schnell zu visualisieren.

Nun wurde instant3Dhub mit VisionLib integriert, einer AR-Tracking-Bibliothek, die über ein Spin-off des Fraunhofer IGD lizenziert wird und selbst ein leistungsfähiges Werkzeug zur Erkennung von Objekten in 3D und zu deren Aufbereitung für die AR-Visualisierung darstellt. Das Tracking, also die Bestimmung der exakten Position von Objekten im Kamerabild, ist die zentrale Grundlage für AR-Anwendungen, da nur so zusätzliche und überlagerte Informationen genau dort platziert werden können, wo sie benötigt werden. Die präzise Positionierung dieser Informationen in Bezug auf das im Kamerabild sichtbare Objekt ist beispielsweise beim Projizieren von Schweißpunkten auf ein Bauteil entscheidend. Im Gegensatz zu anderen marktüblichen Ansätzen arbeitet diese modellbasierte Tracking-Technologie direkt mit den originalen CAD-Daten der Kund:innen, die zugleich zur Visualisierung der 3D-Modelle genutzt werden. Dadurch entfällt die zeitaufwändige, interaktive Datenreduktion durch IT-Expert:innen, bei der häufig wertvolle semantische Details verloren gehen.

Der Einsatz von Augmented Reality in der Industrie ist damit längst keine Science-Fiction mehr. Von der Fertigung über die Qualitätssicherung bis hin zu Wartung und Reparatur bieten industrielle AR-Anwendungen ein enormes Potenzial zur Prozessoptimierung. Diese Vorteile aus der kombinierten Nutzung von instant3Dhub und VisionLib werden bereits von der Siemens AG im Bereich der elektrischen Antriebstechnik erprobt. Die Antriebssysteme werden kundenspezifisch gefertigt; jedem Antrieb liegt ein maßgeschneiderter CAD-Datensatz sowie ein digitaler Zwilling mit allen Produktspezifikationen zugrunde. Siemens wird AR-Technologien künftig über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg einsetzen, unter anderem in der Qualitätssicherung, etwa um zu überprüfen, ob ein gefertigtes Teil dem CAD-Entwurf entspricht.
„Mit instant3Dhub stellen wir sicher, dass die AR-Anwendungen entlang der gesamten Prozesskette auf das jeweils kundenspezifische CAD-Modell zugreifen können“, sagt Dr. Christian Mundo, Digital Officer des Geschäftsbereichs Large Drives der Siemens AG. „Der Vorteil liegt auf der Hand: Der Vergleich erfolgt cloudbasiert und automatisiert. instant3Dhub ermöglicht es uns, Objekte einfach zu erkennen; Metadaten des jeweiligen Modells können durchgängig genutzt und dargestellt werden. Die Fraunhofer-Technologie ist ein zentraler Bestandteil unserer AR-Anwendungen. Weitere Einsatzmöglichkeiten sehen wir beispielsweise in der Schulung unserer Serviceingenieur:innen oder im Kundendienst vor Ort, etwa um defekte Komponenten schnell zu identifizieren.“

Doch damit geben sich die Forschenden am Fraunhofer IGD nicht zufrieden: Aktuell wird daran gearbeitet, Daten so zu transformieren, dass direkt aus der Anwendung heraus 3D-Druck möglich ist – etwa wenn Ersatzteile benötigt werden. Die Schaffung umfangreicher Kollaborationsmöglichkeiten, bei denen mehrere Endgeräte an derselben AR-Sitzung teilnehmen können, soll zudem Remote-Maintenance-Szenarien erleichtern. Eine weitere Zukunftsvision ist die Integration der Erkennung bislang unbekannter Objekte mithilfe künstlicher Intelligenz.