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Autobau in drei Dimensionen

Bevor ein neues Audi-Modell in Serie geht, wird der Einbau- und Montageprozess in 3D simuliert. Autor Thomas Tacke hat sich die CAVE, ein Virtual Reality-System im Vorseriencenter, genauer angeschaut und auch selbst ausprobiert.

 In der CAVE wird der Montageprozesses eines Autos virtuell und in 3D dargestellt.
In der CAVE wird der Montageprozesses eines Autos virtuell und in 3D dargestellt.
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Mit einer einfachen Handbewegung dreht Katharina Kunz die Alu-Karosserie des Audi A3 um die eigene Achse. Dann hebt sie die Karosserie an, zieht sie zu sich heran und baut das Frontend mit Kühlergrill und Scheinwerfern millimetergenau ein. Was sonst nur mit schweren Robotern möglich wäre, klappt in der CAVE spielend leicht – vollkommen virtuell und in 3D.

Die CAVE ist ein Virtual Reality-System zur Einbau- und Montagesimulation. Neue Modelle werden hier vor ihrer Serienreife zunächst am Computer zusammengebaut. Das Auto, der Fertigungsprozess und die erforderlichen Betriebsmittel werden so virtuell abgesichert.

„Anhand der Konstruktionsdaten können wir die einzelnen Bauteile eines Autos grafisch und dreidimensional darstellen. Wir simulieren dann die Montage und prüfen, wie die Bauteile passen und der Montageprozess bestmöglich ablaufen sollte“, erklärt die CAVE-Verantwortliche Kunz.

Die CAVE

Die Einbauteile werden in unterschiedlichen Farben angezeigt.

Vier Beamer übertragen die Simulationen auf zwei große Projektionsflächen. Die Benutzer der CAVE sehen durch 3D-Brillen, wie die zahlreichen Bauteile zusammenpassen und erleben so die Montage zum Greifen nah. Mit zwei Controllern steuern sie die Bauteile auf der Leinwand. Sechs Infrarotkameras erfassen die Signale der Controller und wandeln die Handbewegungen der Mitarbeiter in Steuerungsbefehle um. Drehen, heben, schieben, einbauen – alles erfolgt mit wenigen Handgriffen.

Auch die Geräte und Werkzeuge, mit denen die Bauteile eingesetzt werden, werden in der CAVE simuliert. Das System ermöglicht sogar einen Blick auf die ergonomischen Belastungen der Mitarbeiter während der Montage: Beim Aktivieren des „Menschmodells“ auf der Leinwand werden die Belastungen der einzelnen Gelenke in grünen, gelben und roten Farben verdeutlicht.

„In der Produktion steht der Mensch im Mittelpunkt, daher integrieren wir den Mitarbeiter bereits in die virtuellen Modelle. Die Montageabläufe sollen später natürlich so einfach und schonend wie möglich sein. Auch das können wir hier bereits prüfen und mit unseren Schnittstellenpartnern optimieren“, sagt Kunz. Mit einem Zoom in den Kopf des virtuellen Mitarbeiters wird selbst dessen Sichtfeld beim Einbau der Teile erkennbar.

Die CAVE

Das "Menschmodell" zeigt die Belastungen der Gelenke der Mitarbeiter beim Einbau.

„Schon lange vor dem Bau eines Prototypen können wir durch die Simulation ohne aufwendige Materialien und Werkzeuge viele Abläufe sehr früh im Projekt absichern und wenn notwendig anpassen. So sparen wir Kosten, steigern die Qualität des Entwicklungsprozesses eines Autos und erreichen eher die Serienreife“, sagt Kunz.

Die CAVE ist Teil der virtuellen Fertigungsprozessabsicherung innerhalb der Produkt-/ Prozesstechnik des Vorseriencenters, das die Verbindung zwischen der Technischen Entwicklung und der Produktion darstellt. Neue Ideen und Konzepte aus der Technischen Entwicklung und der Produktion werden hier zu Prototypen umgesetzt, ehe ein neues Fahrzeug serienreif an die Fertigungsstandorte der Produktion übergeben wird.

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