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Metallurgie

Erkundungstour im virtuellen Bauteil

Aardworx-Mitgründer Harald Steinlechner navigiert sich mit VR-Brille durch ein Alu-Getriebegehäuse.
Aardworx-Mitgründer Harald Steinlechner navigiert sich mit VR-Brille durch ein Alu-Getriebegehäuse.(c) Aardworx

Gussteile für Motoren und Getriebe im Fahrzeugbau müssen höchsten mechanischen Belastungen trotzen. Eine Software entlarvt in der virtuellen Welt frühzeitig Bruchstellen.

Ein digitales Abbild eines Motorträgers, auf Raumhöhe gezoomt, frei begehbar und in allen drei Dimensionen auf Gussfehler überprüfbar: Immer öfter verschlägt es Bernd Oberdorfer in die virtuelle Welt. „Ein extrem cooles Erlebnis“, sagt der Spezialist für Computertomografie (CT) am Österreichischen Gießerei-Institut (ÖGI). Anfangs hatte der Physiker die 3-D-Brille für seine Analysen der erstarrten Metallschmelze noch gar nicht auf dem Radar. Bis im Projekt CT-Real, das von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG unterstützt wurde, ein wenig der Zufall Regie führte.

 

Geldwerte Motivation

Die Bildschirmanwendung, die entstand, erlaubt Analysen des Porositätsanteils von Gussteilen wie Turbinenschaufeln oder Hilfsrahmen für Autos. Zugrunde liegen Schnittbilder aus dem Computertomografen. War für Oberdorfer die Umsetzung für den Computerschirm vorrangig, hielten Kollegen vom Wiener Zentrum für Virtual Reality (VRVis) Ausschau nach einer adaptierten Lösung für die Virtual-Reality(VR)-Brille. Auf der Österreichischen Gießereitagung 2017 wurde diese als Prototyp vorgestellt. „Was anfangs als Gag für den Messestand gedacht war, fand rasch Interesse bei Vertretern der Gießereiindustrie“, erzählt Oberdorfer.

Das hat zunächst pekuniäre Gründe. „Keine Gießerei der Welt kann es sich leisten, fehlerhafte Teile zu produzieren“, sagt Harald Steinlechner. Er gründete im Frühjahr das Start-up Aardworx, um die virtuelle Softwarelösung zu vermarkten. Zudem hätten in der virtuellen Welt selbst ausgewiesene Prüfexperten ihr Aha-Erlebnis. „Den Fachleuten wird klar, warum ein konventionell gegossenes oder 3-D-gedrucktes Bauteil an genau der einen Stelle bricht“, sagt Steinlechner. Hohlräume, die sich bei der Erstarrung des Gussteils bilden und in der Metallurgensprache Lunker heißen, werden so identifizierbar. Speziell Fehler nahe an der Oberfläche des Teils sind von den Herstellern gefürchtet. Sie beeinträchtigen die Bauteilfestigkeit und werden nun „im virtuellen Bild gut sichtbar“, heißt es im Projekt.

 

Gaming-PC genügt

Dazu braucht es nach Aussage der Wiener Forscher gar nicht viel. Neben einem handelsüblichen Gaming-PC eine 3-D-Brille, die Sensorik und die VR-Software. „Das System ist in wenigen Minuten aufgestellt und ohne Einschulung bedienbar“, sagt Aardworx-Mitgründer Stefan Maierhofer. Im Projekt hat sich das Headset des taiwanischen Herstellers HTC als nutzerfreundlichstes in die erste Reihe gespielt. Das virtuelle Bauteil ist mit zwei Controllern frei drehbar, mit dem eigenen Körper durchschreitbar und stufenlos zoombar. „Der Zwei-Finger-Zoom ist vom Smartphone abgeschaut“, sagt Maierhofer.

Die Rohdaten aus der Computertomografie – viele Qualitätsabteilungen von Zulieferern haben CT-Automaten bereits im Einsatz – lassen sich direkt in die VR-Software einlesen. Danach ist der Rechner gefordert. Er hat für jedes Auge 90 Bilder pro Sekunde in der 3-D-Brille darzustellen. Nur so entsteht ein natürlicher 3-D-Effekt. Eine Herausforderung bei sehr großen Datensätzen. „Mit den neuesten CT-Geräten hat man es sehr schnell mit einem Datenvolumen von mehreren Dutzend Gigabyte zu tun“, sagt Aardworx-Gründer Harald Steinlechner. Vom ÖGI, ein Institut des Dachverbandes Austrian Cooperative Research (ACR), gab es bei der Entwicklung immer wieder Feedback. So geht die Idee eines virtuellen Maßbandes, das auf tausendstel Millimeter genau aufgezogen wird, auf die Gießereiprofis zurück. Auch in der Medizin könnte die Software zum Einsatz kommen, wenn die die Farbnavigation angepasst wird. „Mediziner legen Wert auf farbliche Abstufungen“, sagt Steinlechner.

Vielleicht findet sich die VR-Lösung der Metallurgen demnächst auch auf einer Industriemesse wieder. Von der Gießereitagung 2017 hat man jedenfalls gelernt. Ein einigermaßen schwingungsfreier Untergrund ist Voraussetzung, um die Erfassung durch den Sensor auf einem Stativ nicht zu beeinträchtigen. Ein Hallenparkett aus Holz ist nicht ideal. Da kann, er habe es selbst erlebt, „dem Träger der VR-Brille schnell ein wenig schwindlig werden“, sagt Steinlechner.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 30.11.2019)