Virtual- Reality Innovative Produktentwicklung bei MTU 15.05.03 1 · 2013-12-10 · 31.07.2003...

31.07.2003DaimlerChrysler Off-Highway 1

INNOVATIVE PRODUKTENTWICKLUNG bei MTU Einsatz von Virtual Reality (VR)

Dipl.- Ing. Friedrich SchleyDr.-Ing. habil. Franz Otto Vogel

M:\Dipl.-Ing. Friedrich Schley\VR\Innovative Produktentwicklung bei MTU.ppt

31.07.2003

Innovative Produktentwicklung bei MTU

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Was ist VR und wozu braucht man es?

Eintauchen in die virtuelle 3D-Welt = Virtual Reality (VR)

• Das Eintauchen in die virtuelle 3D-Welt geschieht durch die Nutzung des stereoskopischen Sehens

• Erst durch die Nutzung von VR gelingt es, in die virtuelle 3D-Welt regelrecht einzutauchen und die Gesamtheit aller Geometrie Informationen voll und ganz zu nutzen:

- Ein-/ Ausbau- Simulationen (Konstruktion,Montage)

- Reale Begutachtung von Teilen und Baugruppen durch Echtzeit- Manipula-tionen (Drehen, Schneiden,Vermessen, Begehung von Hohlräumen usw.)

Eintauchen in die virtuelle 3D-Welt = Virtual Reality (VR)

• Das Eintauchen in die virtuelle 3D-Welt geschieht durch die Nutzung des stereoskopischen Sehens

• Erst durch die Nutzung von VR gelingt es, in die virtuelle 3D-Welt regelrecht einzutauchen und die Gesamtheit aller Geometrie Informationen voll und ganz zu nutzen:

- Ein-/ Ausbau- Simulationen (Konstruktion,Montage)

- Reale Begutachtung von Teilen und Baugruppen durch Echtzeit- Manipula-tionen (Drehen, Schneiden,Vermessen, Begehung von Hohlräumen usw.)


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„Optisches Tracking“ Betrachterverfolgung Eingabegerätverfolgung

Stereoskopische Darstellung (Projektion mit Polarisation)

Echtzeitberechnung und Applikation

Visualisierung und Interaktion im Originalmaßstab

3D-CAD-Datenformat

Polygonales Datenformat / VRML-Daten

Aufbereitung(Strukturierung/ Strukturtiefe)

Interaktive Virtual Reality Technologie

Folie TRIVIT AG Ravensburg

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Bedeutung des VR- Einsatzes in der Automobilindustrie

BMW„Mit dem Einsatz der VR-Technologie kommt eine integrierte Lösung, die die bisherigen Probleme größtenteils vermeidet, Man ist jetzt in der Lage, die aktuelle CAD-Geometrie zu verwenden, die Untersuchungen virtuell durchzuführen und hat von der Darstellungsqualität einen Stand erreicht, der annähernd mit der Hardware vergleichbar ist.“

Jens Meyer EB, BMW-Group

DaimlerChrysler"Das VRC wird uns helfen, ein Fahrzeug von der ersten Idee bis zur Markteinführung deutlich schneller zu entwickeln und gleichzeitig die Qualität der Prozesse zu verbessern. Dadurch können wir flexibler und kurzfristiger auf veränderte Markttrends, sich wandelnde Kundenwünsche sowie Technologiefortschritte reagieren.

"Durch die grafische Umsetzung von digitalen Fahrzeugmodellen und Prototypen im VRC werden wir darüber hinaus auf bis zu 20 Prozent unserer physischen Modelle verzichten können und damit eine erhebliche Kosten- und Zeitreduzierung erreichen."

Dr. Hans-Joachim Schöpf, Geschäftsfeldvorstand Pkw Mercedes-Benz

Opel„Die Frage nach der Bedeutung von ‚Virtual Reality‘ heute noch prinzipiell zu stellen, hieße, die Zeichen der Zeit in der Entwicklung von Automobilen nicht erkannt zu haben.“

Hans H. Demant, Vorstand Technik der Adam Opel AG

Volkswagen„Keine Hardware ohne virtuelle Absicherung.“

„Das ‚Virtuelle Fahrzeug‘ von Volkswagen wird auch in Zukunft starke Dynamik entfalten!“

Dr. H.-C. Brüning, Volkswagen Wolfsburg

Toyota„In addition, Prototype Development “assembles” vehicles in a Virtual Reality environment in order to reduce the number ofphysical prototypes that must be built.“

Website Toyota Technical Center (TTC)


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DaimlerChrysler

• Für rund 15 Millionen Mark, davon etwa acht Millionen für die Hochleistungsrech-ner, wurden in das VRC in Sindelfingen investiert, das im Mai 2000 den Betrieb aufnahm.

• Die Rechnerleistung steht zentral zur Verfügung und kann je nach Bedarf von den

Entwicklern genutzt werden, tagsüber zum Beispiel zur Visualisierung von Model-len und nachts für aufwändige Simulationsrechnungen - so ist eine variable und zugleich effiziente Auslastung der Rechnerleistung möglich.

• Zukünftig will DaimlerChrysler die vorhandenen Rechnerressourcen auch für Zu-

lieferer der Entwicklung freischalten, um eine möglichst enge Kooperation zu gewährleisten.

Einsatz von VR bei der DCAG


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Prozessablauf „Motorneuentwicklung“


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ProduktmodellProduktmodell

Nutzung von CAx-Bausteinen, Einsatzempfehlung für VR im CASE- Prozeß

KonstruktionCAD

KonstruktionCAD

KonstruktionCAD

ca. 1980 - 2003 ab Jahreswechsel 2003/2004 1992

MTU-BuchveröffentlichungCarl Hanser Verlag



ProduktionsplanungPPS/ERPca. 1980 - 2003 ab Jahreswechsel 2003/2004 1992




ProduktionsplanungPPS/ERP

Bemi-Planung, NC-Programmierung

CAM

Bemi-Planung, NC-Programmierung

CAM

AnalytikCAE

AnalytikCAE

Produktstruktur, Stücklisten, Zeichnungen

EDM/PDM

Produktstruktur, Stücklisten, Zeichnungen

EDM/PDM

Quelle: DELMIA

Product Process Ressource Hub (PPR)

Quelle: DELMIA


FabrikplanungCAP

Quelle: DELMIA


Quelle: DELMIA


FabrikplanungCAP

NC-Programmierung / Simulation des MessensPro/CMM (Projekt)






QualitätswesenCAD







QualitätswesenCAD

Critical Design ReviewVR

Realitätsnahe Visualisierung des Produktmodells



Realitätsnahe Visualisierung des Produktmodells

Computer Aided Simultaneous Engineering (CASE)


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CAx-Bausteine und Einsatzgebiete für VR

NC -Programmierung / Simulationder BearbeitungPro/NC


NC -Programmierung / Simulation des MessensPro/CMM (Projekt)




























CAM CAQ

CAD CAE































CAM CAQ



























































CAM CAQ

CAD CAE

SerienFreigabe

EntwicklungsAuftrag

CAD

CAE

EDM / PDM

PPS / ERP

CAP

CAM

CAQ

Serien

Entwicklungs

CAD

CAE

CAP

CAM

CAQ

Vírtual

Reality

SerienFreigabe

EntwicklungsAuftrag

CAD

CAE

EDM / PDM

PPS / ERP

CAP

CAM

CAQ

Serien

Entwicklungs

CAD

CAE

CAP

CAM

CAQ

Vírtual

Reality

Vírtual

Reality


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Die nachfolgend aufgeführten Voraussetzungen für den Einsatz von VR wurden bei MTU in den letzten 10 Jahren geschaffen:

• Durchgängige einwandfreie Produktstruktur im 3D-CAD-System

• Qualitativ einwandfreie 3D- Geometrien

• Erprobte Entwicklungsprozesse, die den Einsatz von VR zur

Qualitätsverbesserung sinnvoll machen

Diese Voraussetzungen wurden sichergestellt durch:

• Qualitätsanalyse bei der offiziellen Freigabe der 3D-Geometrien

• Archivierung im EDM (ENGINEERING DATA MANAGEMENT)- System

• Konsequente Durchführung von Simultaneous-Engineering (SE)- Prozessen auch mit Lieferanten (SEmL)

Voraussetzungen für den Einsatz von VR bei MTU, aktueller Stand Mai 2003


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Entwicklung der Visualisierungstechniken im Konstruktionsbereich

Zeit

Qua

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der

Vis

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ieru

ng

der

Pro

dukt

entw

ickl

ung

20031985

2D-CAD (optimierte Zeichnung)

1995

3D-CAD(Virtueller Prototyp)

1998

DMU (Digitales Produktmodell)

2000

Virtual Reality (Critical Design

Review)

Virtual Reality (Critical Design

Review)


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Erstes Objekt eines VR-gestützten Critical Design Review

Motor 6V 890 FCSMotor 6V 890 FCS


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Innerhalb 5 Sitzungen à 3-4 Stunden wurde erstmals bei MTU mit Teilnehmern aus allen Fachbereichen ein Critical Design Review beim Motor 6V 890 FCS mit Erfolg vor der Bauteilefreigabe durchgeführt und im Vorfeld Optimierungspotential erkannt und umgesetzt.

Als Visualisierungswerkzeug wurde die Powerwall im VR-Center der TRIVIT AG in Ravensburg eingesetzt (Equipment: ICI:DO Stuttgart).

Durchführung eines VR- gestützten Critical Design Review


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Injektoren

Abdichtung, Zentrierung,Einbau

Injektoren

Abdichtung, Zentrierung,Einbau

Zylinderkopf

Wandstärken, Verlauf Wasserführung

Zylinderkopf

Wandstärken, Verlauf Wasserführung

Dichtungskonzept„Dreiländereck“

Kurbelgehäuse

Materialanhäufung, ÜbergangsradienMontage Triebwerk

Kurbelgehäuse

Im VR- gestützten Critical Design Review erkanntes Optimierungspotential

Motor 6V 890 FCS


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Anwendungsempfehlung für VR bei MTU

•Montagesimulation

•Besprechungen mit Einkauf und Lieferanten (SEmL)

•Konzeptphase / Designstudie

•„Critical Design Reviews“ in der Entwicklung / Konstruktion

•Montagesimulation

•Besprechungen mit Einkauf und Lieferanten (SEmL)

•Konzeptphase / Designstudie

•„Critical Design Reviews“ in der Entwicklung / Konstruktion


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Weiter mögliche Anwendungsgebiete für VR bei MTU

•Messeauftritte

•Kundenpräsentationen

•Projektierung (z.B. für Ein- und Ausbauuntersuchungen)

•Wartungsschulungen/ -Training

•Messeauftritte

•Kundenpräsentationen

•Projektierung (z.B. für Ein- und Ausbauuntersuchungen)

•Wartungsschulungen/ -Training


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