Design 21.05.1999, 17:21 Uhr

Digitales Personal verbessert die Ergonomie und das Design

Human Modelling wird immer mehr zum Schlüsselbegriff beim ergonomischen Produktdesign. Denn durch die rechnergestützte Einbindung des Menschen lassen sich teure Fehlkonstruktionen von vornherein vermeiden.

In der Fahrzeugentwicklung und Innenraumgestaltung, im Maschinenbau sowie der Bekleidungs- und Möbelindustrie spielt der Mensch als letztendlicher Benutzer eine zentrale Rolle. Bisher wurde diese Tatsache oft zu wenig beachtet, denn im Zuge der rechnergestützten Entwicklung und Fertigung von Produkten blieb er vielfach außen vor. Nun dringen digitale Menschmodelle verstärkt in den Entwicklungsprozeß vor und haben zu erheblichen Kosteneinsparungen geführt. Der Einsatz von Human Modelling-Software zur rechnergestützten Ergonomiesimulation im Produktionsprozeß bringt nicht nur höhere Qualität, sondern auch Kosten- und Zeitvorteile. „In der Produktentwicklung lassen sich Kosteneinsparungen zwischen 30% und 50% feststellen. Darüber hinaus sind Produkte, die mit virtuellen Prototypen getestet werden, bei höherer Qualität schneller am Markt“, konzediert Softwarespezialist Holger Rothaug von der Kaiserslauterner Firma Tecmath.
Die Menschmodelle Ramsis und Anthropos dienen dabei zur Haltungs- und Bewegungssimulation sowie zu Ergonomie-, Sicht- und Sicherheitsanalysen. Neben dem Einsatz als Stand-Alone-Systeme sind die Modelle in gängige CAD-Systeme wie Catia, Cadds, AutoCAD, Cadkey und Ideas integrierbar. Häufig werden Ramsis und Anthropos zum Innenraum- und Sitzdesign, bei Bus- und LKW-Design, für Digital Mockup oder zur Integration in Virtual Reality eingesetzt. Anthropos ist darüber hinaus in der Montage- und Serviceplanung sowie im Designbereich verbreitet, besonders in der Flugzeugindustrie.
Der Bodyscanner Vitus scannt reale Personen und verbindet diesen digitalen Zwilling mit Anwendungen in Animation und Simulation. Mit einem Laser tastet Vitus die Körperkonturen ab und fertigt in wenigen Sekunden ein digitales Abbild der Person. Im Computer wird dieser virtuelle Doppelgänger in einem Kontext verankert, der die einzelnen Körperteile automatisch zuordnet und Animationen erlaubt. Mit Hilfe von zusätzlichen Fotogrammetriesystemen und Bewegungsmeßsystemen zur 3D-Messung wird die räumliche Ausdehnung des Körpers so detailliert weiterberechnet, daß das virtuelle Modell dem realen Vorbild entspricht. Der Einsatz des Menschmodells ermöglicht die Definition von relevanten Meßpunkten an der Körperoberfläche des Menschen. Ramsis definiert automatisch Haltungen für jede anwenderdefinierte Aufgabe oder kann die maximale Reichweite für jede vorgegebene Person individuell bestimmen. Und Bewegungen, die für bestimmte Aufgaben gebraucht werden, berechnet Ramsis automatisch.
Das Menschmodell unternimmt eine Probefahrt mit dem neuen Auto, testet einen „angeblich“ bequemen Sessel oder benutzt das neue Handy im virtuellen Raum. Die Ergebnisse sind aufgrund der exakten Daten wirklichkeitsgetreu. Ramsis berücksichtigt jede Rundung und Körpergröße. Die Figur kann ohne detaillierte Programmierungen jede Haltung einnehmen und gewinnt so ein „Eigenleben“.
Ramsis simuliert nicht nur Fahrer und Beifahrer, sondern den gesamten Fahrzeug-innenraum. So können Designkonzepte bereits vor ihrer Umsetzung auf ihre Praktikabilität hin untersucht werden. Eine einjährige Testphase bei BMW bestätigte, daß ergonomische Analysen zu Komfort und Sicherheit die Produktqualität steigern und Fehlproduktionen reduzieren. Zusätzlich verkürzt eine konsequente Anwendung die Entwicklungszeiten. Und beim Bau eines Handys konnten dank der ergonomischen Analyse Verluste in Millionenhöhe verhindert werden. Grund für die Beinahe-Fehlproduktion: Die Tasten waren zu klein, um von Erwachsenen bedient zu werden.
Wichtig für jedes Design ist auch die theoretische Wartung. Hier greift wiederum das Computermodell ein. Er simuliert einfache oder komplexe Handgriffe in wenigen Sekunden. So findet es heraus, welche Reparaturen mit welchem Kraftaufwand durchgeführt werden können.
Ramsis hat sich in kurzer Zeit zur gefragten Ergonomiesoftware in der Fahrzeugproduktion und Binnenraumgestaltung entwickelt. „Mehr als 60% der Automobilhersteller setzen Ramsis in der Produktgestaltung ein, dazu gehörten Audi, BMW, Daewoo, Daimler-Chrysler, Ford, MAN oder VW“, erklärt Tecmath-Geschäftsführer Dr. Wilhelm Krüger. Weitere Anwender seien die Bayern Chemie, Bosch, Kaufhof, MAN, ORF, Pfaff, Quelle, Siemens und das ZDF. „Wir sind zudem an einer Reihe von Forschungsprojekten beteiligt. Hierzu zählen u. a. Aspect, ein Projekt zur Einbindung eines mechanischen Modells zur Fahrzeugsitzentwicklung in CAD, sowie eine Kooperation zur Integration ergonomischer Daten in virtuelle Crash-Tests. Letzteres wird bereits erfolgreich bei renommierten Automobilherstellern angewendet“, so Krüger.
ACHIM SCHARF
Das digitale Menschmodell „Ramsis“ auf Probefahrt im Cyberspace: Die virtuellen Doppelgänger entsprechen ihren realen Vorbildern maßstabsgetreu- nachdem diese per Bodyscanner in den Computer „eingelesen“ wurden.
Ausgefeilte Haltungs- und Bewegungsanalysen am Bildschirm bringen optimale Ergonomie und decken Konstruktionsfehler frühzeitig auf.

Ein Beitrag von:

  • Achim Scharf

    Ingenieur Achim Scharf ist Fachjournalist für Technikthemen und schreibt u.a. über Automation, Elektronik und IT-Themen.

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