Glaubensfrage: erst Skizzen am Computer scribbeln oder gleich Handarbeit am physischen Modell?
Autos entstehen in den Köpfen der Designer als bildliche Vorstellung. Die Visualisierung ist im Entstehungsprozess ein zentraler Dreh- und Angelpunkt.
In der frühesten Phase seiner Entstehung, sozusagen in der Ursuppe der Designer-Gedanken, existiert ein Auto erst einmal in Gestalt flüchtiger Ideen und Vorstellungen. Lange bevor sich Ingenieure Gedanken über Details wie Motor und Aufhängung machen können, bevor sie Getriebeübersetzungen, Lenkrollradien und Steuergeräte berechnen, haben die Designer ein Bild im Kopf. Vage zunächst, doch nach und nach wird es detaillierter und konkreter. Um diese Vorstellungen schon früh handhabbar zu machen, greifen die Gestalter zunehmend auf virtuelle Modelle zurück, auf Datensätze in einem Computer. Auf dem Innovation-Forum des Softwareherstellers Autodesk traf automotiveIT mit zwei profilierten Designern zusammen: Boris Jacob, dem geistigen Vater des neuen Opel GT Concept, und Christian Braun, dem Chef von Porsches Visualisierungsabteilung.
, vorgestellt auf dem Genfer Autosalon im März dieses Jahres, will Opel nach vielen Jahren der Abstinenz zurück ins Rampenlicht der kompakten Sportler, will „Akzente setzen und zeigen, was wir können“, so Boris Jacob. Das extrovertierte Sportcoupé mit dem puristischen Design ist in Jacobs Designwerkstatt entstanden. Schon nach ein paar Skizzen auf Papier folgt die Eingabe der Formen und Linien in den Computer. Ja, das Arbeiten mit dem traditionellen Clay-Modell gäbe es natürlich auch noch, sagt Jacob, und es sei nicht unbedingt schlechter, vielmehr eine Frage des persönlichen Arbeitsstils: „Natürlich kann man rein computerbasiert arbeiten und die 3D-Daten dann später dazu nutzen, ein Auto aus einem Styropor- oder Clay-Block heraus zu fräsen. Man kann es aber auch anders herum machen – zuerst in Handarbeit mit einem physischen Modell anfangen, dann die Flächen digitalisieren und im Computer weiterverarbeiten. Das ist eine Frage der persönlichen Präferenz.“
Christian Braun von Porsche hat dazu eine ganz dezidierte Meinung: Bei dem Nobelsportwagenhersteller wird grundsätzlich alles als 3D-Datensatz angelegt, und zwar von Anfang an. Wichtig dabei: Ein einziger zentraler Datensatz beschreibt die gesamte Form des künftigen Autos. Das Modell wird nach und nach immer weiter verfeinert, bis es sogar als Grundlage für fotorealistische Darstellungen taugt. Bei Porsche gibt es sogar ein Konzept, die Visualisierung vom Design bis zur Vermarktung aus einer gemeinsamen Datenbasis zu steuern. „Von Anfang an werden Skizzen gemacht und daraus sofort 3D-Daten erstellt“, beschreibt Braun das Prinzip. Die hierzu verwendete Software heißt Alias – sie ist unter Designern, nicht nur in der Autoindustrie, so etwas wie Word von Microsoft für Textarbeiter. Im Lauf der Entwicklung werden die Datenmodelle immer weiter ausdifferenziert und mit Attributen versehen.
Es ergibt sich ein so detailliertes und genaues Abbild, dass es bei Anlauf der Serienfertigung sogar für die Erzeugung der Produktionswerkzeuge genutzt wird. Schon heute lassen sich 3D-Druckmaschinen für bestimmte Teile direkt ansteuern. „Das setzen wir bei dem Concept Car intensiv ein, weil es eine wirtschaftliche Methode ist, ein Einzelstück zu bauen“, so Jacob. Mittelfristig sieht der Opel-Vordenker eine recht große Wahrscheinlichkeit, dass dieses Fertigungsverfahren auch in der Serie eingesetzt wird, gerade weil es direkt aus den Konstruktionsdaten heraus gesteuert werden kann, ohne dass ein Umweg über den Bau teurer Press- und Stanzwerkzeuge erforderlich ist. Auch eine weitere Ausdifferenzierung des Endprodukts Auto würde durch den Einsatz additiver Fertigungsverfahren erleichtert. „Vielleicht wird das sogar so weit gehen, dass der Kunde von zuhause aus mitgestalten kann“, sinniert Jacob.
Lange bevor die Produktion anläuft, finden immer wieder Feedback-Runden mit Marketing und Vorstand zum Stand der Entwürfe statt. Im Mittelpunkt stehen die Bilder aus den Datensätzen. Der Vorstand wählt unter der Vielzahl der Entwürfe aus, nickt manches ab, verlangt an anderen Stellen Änderungen. Im Lauf der Entwicklung wächst nicht nur der Datensatz im Computer, sondern auch in den Köpfen der Entwickler eine intime Kenntnis aller Details heran. Für die Visualisierung der Daten nutzen die Porsche-Entwickler die Software VRED. Wo die gewöhnliche OpenGL-Darstellung nicht ausreicht, wird per Raytracing nachgeholfen. „Diese Software erzeugt absolut fotorealistische Bilder aus jeder gewünschten Perspektive“, erläutert Braun. Oberflächen wie Leder, Holz oder andere Materialien – all das lässt sich realitätsgetreu darstellen. Auch für das Lichtdesign und das Interieur nutzen die Entwickler die Kombination aus 3D-Modelliersoftware und Visualisierungssoftware VRED.
Der Innenraum ist besonders komplex in Entwurf und Visualisierung – er enthält 250 bis 500 Teile, die alle mit äußerster Detailgenauigkeit wiedergegeben werden müssen. Sogar Reflexe auf den Glasflächen werden angezeigt. Damit lassen sich beispielsweise störende Reflexionen der Instrumentenbeleuchtung auf der Windschutzscheibe schon in einem frühen Entwurfsstadium erkennen und eliminieren. Richtig Geld spart das Verfahren auch in der externen Kommunikation: Die virtuellen Fahrzeugmodelle sind – im Gegensatz zu real gebauten Prototypen – immer auf dem aktuellsten Stand der Entwicklung. „Mit hohem Kostenaufwand gedrehte Werbefilme mit echten Autos lassen sich nachträglich nur schwer ändern“, so Braun. „Virtuelle Animationen aber schon.“ Solche Werbefilme produziert Porsche mittlerweile nach einem trickreichen Verfahren: Die Filme werden mit realen Fahrzeugen aus der Serienfertigung aufgenommen. Nach den Dreharbeiten werden die Autos aus den Originalvideos durch die virtuellen Exemplare aus der Datenbank ersetzt – sie liegen ja ohnehin in einer Genauigkeit und in einem Detailreichtum vor, die eine fotorealistische Darstellung in höchster Qualität ermöglichen.
Die Displays im Cockpit werden virtuell zum Leben erweckt, Navi, Kommunikation, Infotainment, digitales Armaturenbrett – alle Interieur-Darstellungen wirken realistisch und plausibel. Gegenwärtig nutzt das Porsche-Team hierzu 2D-Daten aus den digitalen Modellen. „Die Zukunft wird 3D“, ist Braun überzeugt. „Wir müssen daher einen Weg finden, 3D-Daten aus VRED ins Auto zu bringen.“ Damit nicht genug: Anzahl, Größe und Auflösung der Cockpit-Displays werden in Zukunft wohl noch zunehmen, die Designer müssen also für mehr „Content“ sorgen. Bei all dem verfolgt der Porsche-Mann das Prinzip: eine Software, eine Datenquelle. „Man tut sich viel leichter, intern wie in der Zusammenarbeit mit Zulieferern, wenn man alles aus einer Quelle ableiten kann“, sagt Braun. Am Ende der Entwicklungsphase – also wenn die Serienfertigung anläuft – wird der Datenbestand auch für die Produktion genutzt. Wird einige Jahre später ein Facelift fällig, bauen die Designer erneut auf diesen Daten auf. Sie landen aber nicht nur in der Produktion, sondern auch in Marketing und Verkauf, im Webauftritt des Unternehmens ebenso wie in den Hochglanzbroschüren für Kunden. Braun kann sich sogar vorstellen, dass Interessenten in der Zukunft sich ihren Traumwagen im Händler-Showroom virtuell zusammenstellen können – in Lebensgröße, mittels VR-Brille. „Man muss nur die Customer finden, die da mitmachen“, so Braun. „Das ist ein Prozess, der nicht von heute auf morgen geht.“
Natürlich braucht es ordentlich Computerleistung, um solche Bilder zu berechnen. Opel wie Porsche haben in den letzten Monaten neue DesignCenter mit zusätzlichen IT-Ressourcen in Betrieb genommen. Zudem können die Porschianer auf erhebliche Kapazitäten am Hochleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart zugreifen: Dort steht ein besonders leistungsfä- higer Supercomputer, in der Hierarchie der weltweiten Rechner rangiert er auf Platz acht. Braun verspricht sich von dieser Maschine ein ebenso sportliches Vorankommen wie von seinen Autos: Hochauflösende Bilder in 20 Sekunden statt wie bisher in 20 bis 150 Minuten. Die Rechenzeit für 4K-Videofilme soll sich von Tagen auf Stunden reduzieren. Ein weiteres Ziel: Jedes Bauteil des Fahrzeugs soll künftig in VRED vorliegen, die Entwickler könnten dann viel detailliertere Bilder präsentieren, was auch interne Abstimmungsprozesse zwischen Designern und Ingenieuren erheblich erleichtert. Letztlich werde das alles den Entwicklungszeiten zugutekommen, so Braun: „Wir können mit den Daten alles machen. Unbegrenzte Möglichkeiten.“
Autor: Christoph Hammerschmidt
Foto: Opel
Dieser Artikel erschien erstmals in der automotiveIT 05/2016
