Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Virtuelle Produktentstehung in der Automobilindustrie
    ( 2011)
    Stark, R.
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    Hayka, H.
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    Israel, J.H.
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    Kim, M.
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    Müller, P.
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    Völlinger, U.
    Virtualisierung der Produktentstehung trägt entscheidend zur Kostenreduktion, zur Verkürzung der Produktentstehungszeiten sowie zur Steigerung der Produktqualität bei. Die Automobilindustrie hat frühzeitig diese Vorzüge erkannt und setzt verstärkt Methoden und Technologien der Virtuellen Produktentstehung (VPE) ein. In diesem Artikel werden die Methoden und Vorgehensmodelle der Virtuellen Produktentstehung dargestellt und Unterschiede und Anknüpfungspunkte zu denen der Softwareentwicklung herausgearbeitet. Der Artikel beschreibt zunächst die Phasen der Virtuellen Produktentstehung samt der zu verarbeitenden Informationen und der eingesetzten Werkzeuge (z. B. CAx, PDM). Anschließend werden die Entwicklung, die Erprobung sowie die Arbeitsvorbereitung (hierbei insbesondere die Digitale Fabrik) detailliert und relevante Informationen und Werkzeuge vorgestellt. Das Vorgehen wird mit Beispielen aus der Automobilindustrie unterlegt. Der Artikel schließt mit der Darstellung kurz- und mittelfristig zu erwartender Entwicklungen der Virtuellen Produktentstehung.
  • Publication
    Intuitive Haptische Interfaces für die Deformationssimulation
    ( 2009)
    Völlinger, U.
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    Beckmann-Dobrev, B.
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    Schäfer, J.
    ;
    Israel, J.H.
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    Stark, R.
    Bei derzeitig verfügbaren Lösungen für die physikbasierte Handhabungssimulation fle-xibler Bauteile in der VR stellt die intuitive Interaktion mit haptischen Force-Feedback-Geräten immer noch ein großes Problem dar. Die Berücksichtigung der Verformungsei-genschaften flexibler Objekte in der Simulation ist für eine Vielzahl von Anwendungen von Vorteil wie dynamische Ein- und Ausbauuntersuchung oder Montagesimulationen. Derzeit scheitert die Handhabung zum einen an den enormen Anforderungen an die Be-rechnungszeit für eine Kraftrückgabefrequenz von 1000 Hz, zum anderen ist die Benut-zung bisheriger haptischer Interfaces wenig intuitiv. Mit Hilfe des entwickelten haptischen Interfaces können interaktiv Kräfte und Momente auf die deformierbaren Körper übertragen werden. Für das haptische Inte rface wurden Interaktionsmöglichkeiten untersucht, die eine Kopplung und Entkopplung mit dem Deformationsmodell zur Simulationszeit ermöglichen. So können während der Simulation innerhalb des flexiblen Objektes frei wählbare Andockgebiete ausgewählt werden, um somit eine Verformung einzuleiten. Des Weiteren ist ein Andocken an starre Körper möglich, die durch Translation oder Rotation die Kräfte und Momente auf die flexiblen Teile übertragen, falls Sie mit diesen gekoppelt sind. Um ein physikalisch plausibles Verhalten der flexiblen Teile zu gewährleisten wurden die Materialeigenschaften in einem Vorverarbeitungsschritt durch Optimierungsverfah-ren aufbereitet. Als Ausgangspunkt dienten Feder-Masse-Modelle deren Federsteifig-keiten und Topologien mit Hilfe von FEM-Referenzverformungen opt imiert wurden. Dazu erweiterten wir unsere bisherige Optimierungsmethode für Tetraedernetze, so dass nun auch Hexaedernetze hinsichtlich verschiedener Belastungsarten optimiert werden können. Mit den entwickelten Methoden konnte eine physikalisch plausible interaktive Deformation der flexiblen Teile erreicht werden. Des Weiteren konnte durch die Kopp-lung mit hochaufgelösten Oberflächen sehr detailreiche Modelle in Echtzeit deformiert werden, wobei die Handhabung mit dem haptischen Gerät, d.h. das Andocken an ver-schiedene Gebiete in den Deformationsmodellen auf eine einfache und intuitive Art durchgeführt werden kann.
  • Publication
    3D-Skizzieren in virtuellen Umgebungen - Neue Wege für kreatives Problemlösen
    ( 2009)
    Wiese, E.
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    Israel, J.H.
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    Zöllner, C.
    ;
    Mateescu, M.
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    Stark, R.
  • Publication
    Smart Hybrid Prototyping zur multimodalen Erlebbarkeit virtueller Prototypen innerhalb der Produktentstehung
    ( 2009)
    Stark, R.
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    Beckmann-Dobrev, B.
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    Schulze, E.-E.
    ;
    Adenauer, J.
    ;
    Israel, J.H.
  • Publication
    Ein Renderingsystem für immersive Anwendungen in Forschung und Lehre
    ( 2009)
    Neumann, J.
    ;
    Beckmann-Dobrev, B.
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    Kulf, L.
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    Israel, J.H.
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    Stark, R.
    Alternative stellen hier Aktiv-Stereo-Projektionslösungen dar. Zur Nutzung dieser Technologie sind jedoch zusätzliche Funktionalitäten bezüglich der Syn-chronisation der Renderer sowie des Multiplexens der Video-Signale bereitzustel-len. Gleichzeitig werden die genannten Probleme des passiven Stereo vermieden. Mit einem solchen System haben das Institut für Werkzeugmaschinen und Fab-rikbetrieb (IWF) der TU Berlin und das Fraunhofer IPK Berlin im Jahre 2001 ihre Forschungen auf dem Gebiet der VR begonnen. Seither gab es zahlreiche For-schungsaktivitäten z.B. in den Bereichen immersives Styling (Virtual Clay Mo-delling), interaktive Ein- und Ausbausimulation und immersives 3D-Skizzieren. Im Zuge einer Modernisierung entstand ein Visualisierungs-System auf Basis eines PC-Clusters, welches sic h durch die Nutzung einer Aktiv-Stereo-Projektionslösung auszeichnet und zusätzlich auch im Passiv-Stereo-Modus be-trieben werden kann. Die entwickelte Lösung kommt darüber hinaus mit der Hälf-te der bisherigen Anzahl an Renderern und drastisch verringertem Konfigurations- und Wartungsaufwand aus und bietet dabei eine moderne Grafikleistung. Im Kern der Entwicklung wurde unter dem Arbeitstitel RENDERit!2 eine flexible VR-Visualisierungssoftware auf Basis eines Open Source Szenegraphen realisiert, die für Aktiv- und Passiv-Stereo und an unterschiedlichsten Displaysystemen betrie-ben werden kann. Im Ergebnis entstand ein modernes und performantes VR-Visualisierungssystem, das für Forschung und Lehre an der TU Berlin und am Fraunhofer IPK erfolgreich eingesetzt wird. Die vorgestellte Arbeit s tellt zusätz-lich einen Praxisbericht dar und beschreibt die wichtigsten Aspekte des Aufbaus eines VR-Systems.