Maschinenbau : Mixed Reality für die Industrie

Wäre die Umgebung nicht derart nüchtern, fast könnte man meinen, in einen Harry-Potter-Film geraten zu sein. Wo plötzlich noch eine Tasse mit Espresso stand, schwebt eine silberne Primaballerina durch den Raum. Und dann in der Ecke: War hier nicht eine Zimmerpflanze? Auf eine bestimmte Art ist sie noch immer da, jedenfalls schimmert sie fahl durch. Doch davor steht auf einmal ein Gabelstapler, einer, der sich zwar kurioserweise nicht angreifen lässt, sonst aber völlig echt ist. Man kann um ihn herumgehen, alle Details anschauen, sogar reparieren. Jedenfalls solange die HoloLens nicht verrutscht.

Willkommen in der Maintainance-Welt der Zukunft. Was noch bis vor Kurzem selbst Digitalisierungs-Experten eher als eine Gedankenspielerei betrachteten, ist im 20. Wiener Gemeindebezirk bereits Realität: Mithilfe von Holographie lässt hier der Innovationsspezialist Zühlke eine Welt entstehen, in der Wirklichkeit und virtuelle Umgebung miteinander verschmelzen und in der manche Beschränkungen aufgehoben sind, die in einer rein physischen Welt als unumstößlich gelten.

Mixed Reality nennen Fachleute solche Umgebungen. Anders als bei Virtual Reality, die die reale Welt möglichst vollständig ausblenden soll, und anders als bei Augmented Reality, wo virtuelle Elemente in den realen Raum nur eingespielt werden können, erlaubt Mixed Reality die Interaktion zwischen real und virtuell.

Die Möglichkeiten, die sich dadurch eröffnen, verdienen das derzeit oft genutzte Prädikat „disruptiv“ tatsächlich. Mit Mixed Reality kann zum Beispiel ein Schweißroboter in einer Schweißzelle schweißen, während ein Mechaniker zeitgleich am virtuell nachgebildeten Roboter, der vor der Schweißzelle steht, Einstellungen wie Spannung, Strom oder Drahtvorschub überprüft, ohne in die Zelle hineingehen zu müssen. Die Gefahr, von einem fehlgeleiteten Schweißstrahl getroffen zu werden, wird so verlässlich gebannt, die Maschine muss für den Prüfvorgang nicht mehr angehalten werden.

Bei Fronius in Wels ist mithilfe von Zühlke dieses Szenario bereits Realität geworden, wenn auch vorerst als ein Show Case und noch nicht für die Anwendung im Produktionsalltag. Wird die Technologie aber breitere Verwendung finden, wird es möglich sein, einen Roboter mithilfe seines virtuellen Zwillings praktisch von überall in der Welt zu steuern, egal ob aus der Zühlke-Zentrale am Handelskai oder von einem Bauernhof in Ungarn – die entsprechende Soft- und Hardware natürlich vorausgesetzt.

Das Prinzip funktioniert aber auch andersrum: Der Techniker vor Ort, der ein Gerät in Gang bringen muss, kann am virtuellen Klon, den er neben das reale Gerät stellt, Anweisungen ablesen, die ihm zeigen, welche Schritte er durchführen soll. Keine Manuals mehr, durch die er sich durcharbeiten muss, kein lästiges Wischen am Tablet, keine Smartphone-Aufnahmen, die erst übertragen werden müssen. Stattdessen ist am Holo-Zwilling ganz klar sichtbar, was zu tun ist: Welcher Schlauch getauscht gehört, welche Anzeige abgelesen werden soll, welcher Schaltkreis repariert.

„Vor allem dort, wo komplexe Geräte gewartet werden müssen, es aber an Spezialisten vor Ort mangelt, ist das eine absolut elegante Lösung“, sagt Nikolaus Kawka, der Geschäftsführer von Zühlke Engineering Austria. Zusammen mit Jungheinrich hat man diese Idee bereits für einen Gabelstapler umgesetzt, jenen übrigens, den die Leute von Zühlke gerne vor ihre Zimmerpflanzen positionieren, wenn sie einen Besucher ein wenig aus der Fassung bringen wollen.

Dass Zühlke zu den Pionieren beim Transfer von Mixed Reality in Produktionsumgebungen zählt, ist kein Zufall. Seit seiner Gründung besteht die Strategie des Unternehmens darin, für Industriekunden die Entwicklung von neuen Projekten abzuwickeln: von der Planung über Prototypen bis zur Serienreife. So hat man nicht nur unzählige Software- und Automatisierungslösungen entwickelt, sondern auch etliche Innovationen für den Consumer-Bereich, etwa den bekannten Nespresso-Milchschäumer. Auch er übrigens ein Ergebnis des von Zühlke gern gepflegten cross-industriellen Zugangs: Denn Magnet-Rührstäbe, die indirekt per Induktion angetrieben werden, gibt es in der chemischen Industrie seit über einem halben Jahrhundert. Auf die Idee, sie in einem Milchschäumer zu verbauen, kam die längste Zeit aber keiner.

Nikolaus Kawka zeigt gern Greifbares her, wenn er vorführen will, was sein Unternehmen eigentlich tut, den Milchschäumer eben oder auch einen Lawinen-Airbag, den man für den Bergsport-Ausstatter Mammut entwickelt hat. Gleichzeitig ist er aber zutiefst überzeugt, dass die Zukunft immer mehr in der Entwicklung von Software und eben Mixed Reality bestehen wird: „Mixed Reality ermöglicht ein unmittelbares User-Erlebnis und sie macht Anwendungen denkbar, die es bislang nicht gab.“

Tatsächlich ist die Liste der Einsatzfelder, an die Fachleute im Zusammenhang mit Mixed Reality denken, beinahe endlos. Schon bald, so die Überzeugung, werden vor allem Maschinenbauer Mixed Reality dazu verwenden, um ihre Modelle auf Messen völlig wirklichkeitsgetreu präsentieren zu können, ohne dafür die tonnenschweren Geräte transportieren zu müssen. Der virtuelle Zwilling kann quasi schwerelos vor Ort einschweben. Und auch beim Aufstellen der Maschinen wird Mixed Reality bald Alltag werden, weil dadurch nicht nur eine Anleitung durch die einzelnen Installations- schritte möglich wird, sondern die virtuelle Maschine zunächst dort platziert werden kann, wo das Original stehen soll, um die Platzverhältnisse vorab zu klären.

Auch Trainingsumgebungen werden mithilfe von Mixed Reality noch besser gestaltbar. Ein Notfall-Training für das Verhalten bei einem Banküberfall hat Zühlke für einen Kunden aus der Finanzbranche bereits entwickelt. Ebenfalls am Radar der Mixed-Reality-Entwickler finden sich aber auch heute noch utopisch anmutende medizinische Anwendungen, bei denen ein erfahrener Operateur aus der Ferne einen weniger erfahrenen Kollegen nicht nur überwachen kann, sondern ihm auch direkt hilft, indem er am virtuellen Patienten Anweisungen gibt und zum Beispiel zeigt, wo und wie ein Schnitt durchzuführen ist.

Und dann gibt es auch noch den großen Bereich der Gebäudeverwaltung und -planung. Je größer ein Gebäude ist, desto stärker unterscheiden sich in der Regel die Plan- von den Realdaten.

Diese Abweichungen aufzuspüren, ist oft nicht einfach. Wenn aber das virtuelle Abbild des Gebäudes über das reale gelegt werden kann, wird auch das lösbar. Genauso könnte das schwierige Feld der Navigation in geschlossenen Räumen durch Mixed Reality einmal mehr völlig revolutioniert werden.

Welche der vielen angedachten Mixed-Reality-Anwendungen sich dauerhaft durchsetzen werden, ist freilich kaum vorherzusagen. Doch aktuelle Prognosen, die bereits für das Jahr 2021 eine Verdopplung des Marktes für virtuelle Umgebungen sehen, lassen den Schluss zu, dass Mixed Reality in der Produktion schon demnächst so alltäglich sein wird wie Tablets oder Daten aus der Cloud.