A virtuális valóság (VR) és közeli rokonai, a kiterjesztett (AR) és a vegyes (MR) valóság az utóbbi években jelentős fejlődésen mentek keresztül. A HTC Vive és az Oculus Rift megismertette a számítógépes játékok szerelmeseit a virtuális valósággal, ám a feltáruló lehetőségek messze túlmutatnak a videojátékokon.
A félreértések elkerülése érdekében érdemes tisztázni néhány fogalmat. A VR (virtual/virtuális) teljes elmerülést jelent egy számítógép által létrehozott környezetben, az AR (augmented/kivetített) virtuális elemeket vetít ki a valós környezetbe, míg az MR (mixed/kevert) lehetővé teszi a valós környezet és a virtuálisan kivetített tartalmak közötti interakciót.
Kétségkívül van átfedés az AR és az MR között: az MR egy fejlettebb technológiát takar, amely lehetővé teszi, hogy a felhasználó a virtuális világban végrehajtott cselekedeteivel változtatásokat eszközöljön a valós világban, és fordítva.
A mérnöki tervezés és a feldolgozóipar is látja a VR-ben rejlő értékeket, és a haladó gondolkodású vállalatok már el is kezdték beépíteni a mérnöki folyamataikba.
Ez a cikk körüljárja, hogyan lehet felhasználni a háromféle virtuális technológiát a mérnöki tervezésben, kiemeli, hogy ezek milyen előnyöket hordoznak az iparág számára, milyen hatással vannak a termék- és gyártástervezésre, és azt is bemutatja, milyen fejlődés várható az elkövetkező években.
Mérnöki alkalmazási területek
Látványtervezés és tervoptimalizálás
Voltak idők, amikor a tervezőknek csak papír és toll állt a rendelkezésükre. A munkát előzetes vázlatokkal, skiccekkel kezdték, majd lépésről lépésre eljutottak a végső tervig. Ezt néhány napos vagy akár több hetes várakozás követte, amíg el nem készült az első fizikai prototípus, ám gyakran előfordult, hogy a prototípus mégsem felelt meg annak a célnak vagy környezetnek, amelyben a terméket használni szerették volna.
Manapság a CAD (számítógéppel segített tervezés) sokat segít a kezdeti tervezés felgyorsításában, viszont a prototípus-készítés továbbra is időigényes folyamat. Szerencsére a VR lecsökkenti annak a kockázatát, hogy az elkészült prototípus használhatatlan lesz, mivel lehetővé teszi a tervező számára a terv 3D modelljének megjelenítését a virtuális környezetben.
Az olyan úttörő szoftverekkel, mint az Autodesk 3DS Max, a 3D modelleket egy virtuális stúdióban renderelhetjük, amely gyakran órákig vagy akár napokig is eltart. A végeredmény egy statikus kép vagy animáció lesz. Az Autodesk VRED ezzel szemben egy másik speciális program, amely szinte renderelt minőségű interaktív virtuális térben teszi lehetővé a VR használatát. A VRED segítségével leegyszerűsíthető a gépipari alkatrészek digitális prototípusainak elkészítése, körbejárása és tesztelése.
Fokozott biztonság
A General Motors AR segítségével fejlesztette tovább a legfontosabb gépjárműalkatrészek terveit. Az ütközéstesztek adatait és eredményeit 3D modellé renderelték, ami lehetővé teszi, hogy a tervezők megvizsgálják az ütközés és az azt követő deformáció hatását a különböző alkatrészekre, és így, az új járművek tervezésekor optimalizálják az alkatrészek szilárdságát.
Összeszerelés és telepítés
Az összetett vagy sok apró részletből álló termékek esetén az összeszerelés lelassíthatja a termelékenységet, viszont az AR és az MR ebben is tud segíteni. A gépjárműiparban például a mérnökök fejre szerelt kijelzőt (Heads-Up Display – HUD) viselhetnek, amellyel valós tárgyakra vetíthetik ki az összetett összeszerelési utasításokat, így egyszerre tekinthetik át a terveket és a tényleges alkatrészt.
Ellenőrzés és minőségbiztosítás
A Porsche már AR segítségével is ellenőrzi a szerelősorról lekerülő járművek minőségét. A szoftver rávetíti a pontos terveket az elkészült személygépkocsira. Ehhez néhány gondosan elhelyezett és precíz kamerát használ, amelyek rávilágítanak mindenre, amely kívül esik a tűréshatáron. Ennek eredményeképpen a mérnökök hamar leellenőrizhetik, hogy például a burkolólemezek az előírt 0,5 és 0,8 mm közötti hézaggal rendelkeznek-e, és kijavíthatják az esetleges eltéréseket.
Csapatmunka távolról
Képzelje el a következő helyzetet: egy, az üzemeltetéshez elengedhetetlen CNC-gép leállt egy összetett mechanikai meghibásodás miatt és a javítás meghaladja a gépkezelő képességeit. Ez azonban nem probléma, hiszen egy máshol tartózkodó CNC-szervizmérnök be tud lépni a gép virtuális másolatába, és pontosan, valós időben meg tudja mutatni a hiba helyreállításának módját a HUD-ot viselő gépkezelőnek. Ehhez a szervizmérnöknek sem kell a hiba helyszínére utaznia és a gép is kevesebb ideig esik ki a munkából, ami költségmegtakarításhoz és megnövekedett termelékenységhez vezet.
A VR jövője a mérnöki tervezésben
A virtuális valósággal megtámogatott mérnöki tervezés még egyelőre gyerekcipőben jár. A technológia és a potenciális felhasználási lehetőségek száma is rohamosan fejlődik, növekszik. A gépipar a jövőben valószínűleg növekedést tapasztal majd a virtuális valóságon alapuló eszközök használatában, és a virtuális világban hozott intézkedéseket már robotok fogják majd átültetni a gyakorlatba.
Az összekötött és teljesen automatizált szerelősor megvalósíthatóvá válik majd a felhőalapú számítástechnikához társuló mesterséges intelligencia és additív vagy szubtraktív gyártás (3D nyomtatás és CNC-megmunkálás) kombinációjának segítségével.
A valós és a virtuális világ közötti növekvő interakció szinte bizonyosan növekvő innovációhoz, magasabb termelékenységhez és költséghatékonyabb gyártási folyamathoz vezet majd.
(forrás: Varinex/CNC Média)
