Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Simulationen zum Anfassen

13.06.2003


Simulationsvisualisierung steigert Effizienz in der Produktentwicklung / Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD gründet Dienstleistungszentrum "Simulation und Visualisierung"


Ausgiebige Belastungstests und Analysen sind bei der Entwicklung neuer Produkte unerlässlich. Um Kenntnisse von den charakteristischer Materialeigenschaften zu erlangen, eignen sich Simulationen besonders gut und werden daher im Bereich der Produktentwicklung häufig genutzt. Üblich sind Belastungstests oder auch Flusssimulationen für die Materialprüfung. Damit erhalten Ingenieure oder Konstrukteure beispielsweise Aufschluss über die Oberflächenströmung. Doch die Simulation allein hilft nicht. Um die Testergebnisse sichtbar zu machen, brauchen die Entwickler geeignete Visualisierungssysteme, damit Schwachstellen identifiziert werden können. Die Datenmengen der Simulation sind häufig aber so groß, dass die Ingenieure und Konstrukteure auch hier noch nicht alle relevanten Informationen erkennen. Erst die Tests unter realen Bedingungen geben weitere Aufschlüsse.

Neuste Entwicklungen aus dem Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik schlagen hier eine Brücke. Technologien der Virtuellen Realität (VR) mit einer dreidimensionalen Darstellung und Interaktion vereinfachen den Zugang zu den Informationen, die in den Simulationsdaten stecken. Zudem beschleunigen sie die Auswertung der Ergebnisse und liefern deutlich schneller entscheidende Erkenntnisse. Mit der Technologie der Erweiterten Realität können die Produktentwickler noch einen Schritt weiter gehen, da ein physikalischer Prototyp mit den sichtbar gemachten Simulationsergebnissen kombiniert werden kann. Der Begriff "Erweiterte Realität" (Augmented Reality, AR) beschreibt eine physikalische Umgebung (reale Welt), die mit computer-generierter Information angereichert ist. Den Blick in die Erweiterte Realität ermöglicht ein spezielles kopfgebundenes Darstellungssystem (head mounted display - HMD). Ein optisches Trackingsystem erfasst die Perspektive und die Handbewegungen des Benutzers. So kann dieser die Position des Untersuchungsobjekts mit einer realen Bewegung beliebig verändern. Die virtuell überlagerten Daten bewegen sich simultan mit. Auf diese Weise entsteht die Visualisierung der Simulationsdaten im realistischen Umfeld. Die Kombination eines physikalischen Prototypen mit der Visualisierung von Simulationsergebnissen mit Hilfe der Erweiterten Realität erlaubt darüber hinaus sogar einen Vergleich von Simulation und Test.


"Die Simulation wichtiger Testergebnisse in virtuellen Umgebungen ist bereits mit zwei PC’s zu realisieren; einer davon übernimmt die Darstellung und Interaktion, der andere die Datenaufbereitung. Aufgrund leistungsfähigerer Hardware und neuer Anwendungen ist das System wesentlich günstiger als noch vor wenigen Jahren," erklärt André Stork, Leiter der Abteilung "Industrielle Anwendungen" vom Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt.

Der Blick ins Innere

Für die umfassende Beurteilung der Ergebnisse spielt aber nicht nur die Oberfläche eines Objektes eine entscheidende Rolle. Belastungen wie Stöße, extreme Wärme oder Kälte wirken sich auch im inneren aus. Um dies sichtbar zu machen, haben Forscher des Fraunhofer IGD eine andere Darstellungsmöglichkeit weiterentwickelt, die sogenannte "direkte Volumenvisualisierung". Das Verfahren erlaubt den Blick in das Innere eines Objektes. Dadurch erhalten Ingenieure und Konstrukteure weitere wichtige Erkenntnisse, die für die Beurteilung der Produkteigenschaften entscheidend sind. Erfolgreiche Anwendungen gibt es bereits bei Untersuchungen im medizinischen und naturwissenschaftlichen Bereich. Für den Einsatz im industriellen Bereich wurden von den IGD-Forschern neue Tools integriert, um beispielsweise eine echtzeitfähige Beleuchtung oder die halbautomatische Erkennung von Materialgrenzen zu ermöglichen. Der entwickelte Prototyp erlaubt dem Benutzer intuitiv und effizient, die Volumendaten in virtuellen Umgebungen zu erkunden. Für die gewonnenen Erkenntnisse braucht der Untersuchungsgegenstand nun nicht mehr auseinander geschraubt, aufgebohrt oder zersägt werden. Das spart Zeit, Geld und viele physikalische Tests.

Service für alle

Bis vor einigen Jahren erforderten Visualisierungssysteme noch Investitionen in Millionenhöhe. Durch PC-basierte Systeme haben sich die Kosten um ein vielfaches gesenkt. Gleichzeitig ist die Leistungsfähigkeit deutlich gestiegen. Auf diese Weise haben auch klein- und mittelständische Unternehmen die Möglichkeit, diese Technologien in der Produktentwicklung einzusetzen. Um Software und Visualisierung für alle Interessierten zugänglich zu machen, hat die Abteilung "Industrielle Anwendungen" am Fraunhofer IGD jetzt ein Dienstleistungszentrum gegründet. Unternehmen und Institutionen haben hier die Möglichkeit, eigene Simulationsdatensätze zu visualisieren, ohne aufwändige Systeme installalieren zu müssen. Gerade für klein- und mittelständische Unternehmen kann dies zu Effizienzsteigerung in der Produktentwicklung führen. Dabei stehen den Produktentwicklern Einrichtungen wie das aktive/passive Großbildstereoprojektionssystem, head mounted displays oder Trackingsysteme zur Verfügung. Unterstützt werden Formate wie UFF und CGNS. Darüber hinaus beraten die Experten des Fraunhofer IGD, welche Visualisierungmethode für welchen Zweck besonders geeignet ist. Auch das Wissen über die vielfältigen Möglichkeiten, die innovativen Technologien der Virtuellen und Erweiterten Realität im Bereich der Produktentwicklung einzusetzen, kann hier abgerufen werden.

Weitere Informationen zum Dienstleistungszentrum
"Visualisierung und Simulation":

Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Dr. André Stork
Fraunhoferstraße 5, 64283 Darmstadt
Telefon: 06151 - 155-469
Fax: 06151 - 155-299
Email: andre.stork@igd.fraunhofer.de

Bernad Lukacin | idw
Weitere Informationen:
http://www.igd.fraunhofer.de/igd-a2/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Kommunikation Medien:

nachricht Wissenschaftler entschlüsseln das „perfekte Selfie“
26.06.2017 | Otto-Friedrich-Universität Bamberg

nachricht Wenn die Bilder lügen - KI-System entlarvt Fake News im Internet
20.04.2017 | Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Kommunikation Medien >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie