Virtual Reality Metaverse: Die unendliche Datenbank digitaler Zwillinge

Ein Gastbeitrag von Dr. Prith Baneerje*

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Das Metaverse ist in aller Munde. Doch wie es bei Buzzwords häufig der Fall ist, wird über konkrete Anwendungsfälle und Szenarien nur wenig gesprochen. Wo liegen die Anwendungsfelder und Potenziale des Metaverse in Bezug auf die Ingenieursbranche genau?

Mit Augmented Reality und Virtual Reality kann ein Ingenieur das Produkt in 3D visualisieren und erleben.
Mit Augmented Reality und Virtual Reality kann ein Ingenieur das Produkt in 3D visualisieren und erleben.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Das Metaverse ist die Zukunft. Es bringt die reale und die virtuelle Welt zusammen. Für Ingenieure folgen daraus ungeahnte Möglichkeiten für die Umsetzung innovativer Ideen. Hierzu ein Gedankenexperiment: Man stelle sich vor, Aristoteles, Issac Newton oder Marie Curie hätten sich eine XR-Brille aufsetzen und auf die Ideen und das Wissen ihrer Zeitgenossen uneingeschränkt zugreifen und gemeinsam an diesen arbeiten können. Man stelle sich ferner vor, um wie viele Namen reicher die Liste der großen Erfinder und Wissenschaftler wäre, wenn der Zugang zu Daten einer weniger starken Exklusivität unterlegen hätte.

Die globalen Herausforderungen, vor denen wir stehen, erfordern die konzertierte Zusammenarbeit der gesamten Weltgemeinschaft. Das Metaverse erleichtert die Kollaboration von Ingenieuren weit über nationale Grenzen hinweg enorm. Junge Talente sowie erfahrene Profis haben von überall auf der Welt gleichermaßen die Möglichkeit, auf die potenziell unendliche Datenbank digitaler Zwillinge zuzugreifen und gemeinsam an deren Weiterentwicklung zu arbeiten. Klingt alles sehr visionär, oder? Hier eine etwas pragmatischere Sicht auf das Metaverse.

Neues Zeitalter des Engineerings oder doch eher Protoyping 2.0?

Früher entwickelten Ingenieure innovative Produkte mithilfe von Hardware-Prototypen, deren Eigenschaften und Verhalten sie in der realen Welt beobachteten. Der damit verbundene Zyklus aus Entwurf, Bau, Test und Anpassung war zeitaufwendig und kostenintensiv. In jüngster Zeit nutzen die Ingenieure das virtuelle Prototyping, bei dem sie das Produkt am Computer mit CAD-Tools entwerfen und mit CAE-Simulationen das Verhalten des Produkts unter verschiedenen Betriebsbedingungen simulieren. Der Zyklus lautet unter diesen Bedingungen Entwurf, Analyse, Anpassung, Bau. Wie verändert sich dieser Prozess nun durch das Metaverse?

Bislang wurde das Ergebnis einer Simulation auf einem 2D-Computerbildschirm betrachtet. Mit Augmented Reality und Virtual Reality kann ein Ingenieur das Produkt in 3D visualisieren und erleben. Auf diese Weise werden im Metaverse die reale und die virtuelle Welt mit AR/VR und CAD- und CAE-Simulationen in der Cloud zusammengeführt. Damit haben die Ingenieure die Möglichkeit, neue Ideen viel weiter zu spinnen und zugleich ganz konkret und plastisch umzusetzen. Es lassen sich ganze Systeme und Systeme von Systemen simulieren. Es können also virtuelle Welten zum Test und zur Optimierung von neuen Produkten geschaffen werden, die exakt auf diese zugeschnitten sind.

Ein gutes Beispiel wäre die Erprobung autonomer Fahrzeuge, bei der nicht nur das Fahrzeug selbst simuliert werden muss, sondern auch, wie es sich im Zusammenspiel mit anderen Fahrzeugen, auf verschiedenen Straßen, in verschiedenen Ländern mit unterschiedlichen Straßenschildern und -markierungen oder bei unterschiedlichen Wetterbedingungen verhält. Die Zusammenführung all dieser heterogenen Informationen aus vielen verschiedenen Quellen kann nur mit dem Metaverse als der größten vereinheitlichten Datenbank für digitale Zwillinge erreicht werden.

Neue Formen der Zusammenarbeit

In der Vergangenheit wurde ein technischer Entwurf von einem Ingenieur mit einem CAD-Tool auf einer einzigen Workstation erstellt. Nach Fertigstellung des Entwurfs wurde er einem Analysten vorgelegt, der die CAE-Simulation auf einer anderen Workstation verwendete. Jegliches Feedback zwischen dem Analysten und dem Ingenieur erfolgte sequenziell nach Abschluss der Änderungen. Mit dem Metaverse, AR/VR und CAD und CAE in der Cloud können mehrere Ingenieure entwerfen , analysieren und iterative Verbesserungen vornehmen, als ob sie am realen Produkt in der physischen Welt arbeiten würden – mit dem Unterschied, dass dies in der virtuellen Welt geschieht und sie die zahlreichen Vorteile dieser nutzen können.

Zudem können sie Szenarien durchspielen, die in der realen Welt nicht möglich sind, beispielsweise extrem hohe Temperaturen oder Beschleunigungen. Da das Metaverse Daten aus verschiedenen Quellen zusammenführen kann, wird die virtuelle Testumgebung für das Produkt wesentlich reichhaltiger und genauer. Um auf das Beispiel der autonomen Fahrzeugtests zurückzukommen: Wenn Ingenieure nur das Fahrzeug haben, können sie das System selbst testen, aber nicht, wie es sich unter realen Bedingungen verhält. Man braucht andere Fahrzeuge, Straßennetze, Wetterbedingungen und sogar eine 5G-Abdeckung, um die Simulation aussagekräftig zu machen. Das alles lässt sich im Metaverse mit höchster Genauigkeit und Effizienz umsetzen.

Wir sind erst am Anfang

Aktuell befinden wir uns in einer sehr frühen Phase des Metaverse, in der in erster Linie die Tech-Riesen das Feld vorantreiben. Das wird sich in den kommenden Jahren rasch verändern. Die disruptive Qualität des Metaverse besteht gerade in seiner Dezentralität und den damit potenziell unendlichen Optionen für neue Applikationen. Das konkrete Mitwirken an Innovationen war historisch stets nur einer kleinen Elite möglich. Das Metaverse revolutioniert den Zugang und die Zusammenarbeit an innovativen Ideen von Grund auf. Einzelne geniale Köpfe und Teams haben in der Vergangenheit immer wieder herausragendes geleistet und doch ist es nun an der Zeit, die unzähligen Potenziale zusammenzuführen und nicht nur groß zu denken, sondern auch in die Tat umzusetzen.

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* Dr. Prith Baneerje ist Chief Technology Officer bei Ansys.

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