Augmented Reality: Produzieren und Planen in der virtuellen Welt

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Augmented Reality und Virtual Reality eröffnen Handwerksbetrieben eine neue Dimension: Noch bevor sie Hand an ein Projekt gelegt haben, können sie gemeinsam mit Mitarbeitern und Kunden am gewünschten Ergebnis feilen. Auch eine umfassende visuelle Beratung aus der Ferne ist möglich. Doch besteht in den Betrieben noch großer Wissensbedarf, wie sich die Technologien handhaben lassen.

Von Irmela Schwab

*Die beste Brille gemeinsam mit dem Kunden aussuchen – dafür braucht der Augenoptiker heute kein echtes Gestell mehr, sondern eine Augmented-Reality-Anwendung.* - © Gemeinsam digital

Villeroy & Boch macht´s vor: Um seinen Kunden die vielen Möglichkeiten zu zeigen, ein Bad zu gestalten, lässt der Sanitärhersteller die Produkte in seiner App entdecken. Von Duschwannen bis hin zu Unterschränken und Waschtischen können sich die Kunden dort wischen – und prüfen, wie die Gegenstände im eigenen Bad aussehen. Der Kunstgriff gelingt über die erweiterte Realität .

Das geht so: Hält der Badbesitzer sein Handy auf den Platz, an dem ein Waschbecken installiert werden soll, schiebt sich das in der App ausgewählte Produkt ins Blickfeld. Der digitale Scanner in der App erfasst dabei die realen Raummaße und fügt die Produkte digital hinzu. Wirklichkeit und virtuelle Welt verschmelzen zu einem Bild. Nun kann der Kunde ein Produkt nach dem anderen testen. In allen Größen, Farben und Materialien.

Einerseits ist das effizient, andererseits auch sehr spielerisch. Augmented Reality kommt schließlich aus der Gaming- und Entertainmentbranche. Das beliebte Handy-App-Spiel Pokémon Go, bei dem kleine virtuelle Monster in der eigenen Umgebung gejagt werden müssen, hat der Technologie vor vier Jahren den Weg in den Massenmarkt geebnet. Auch Virtual Reality hat seinen Ursprung in der Spielerecke – und findet ebenfalls immer öfter Anwendung in Handwerksbereichen. In beiden Werkzeugen sieht das Heinz-Piest-Institut für Handwerkstechnik an der Leibniz Universität Hannover ( HPI) vielseitige und gewerkeunabhängige Einsatzbereiche. Im Technologie-Steckbrief zum Thema „AR/VR“ führt das Institut vier Einsatzmöglichkeiten in den Betrieben an:

Produktvisualisierung
virtuelle Instandsetzung
Marketing
Aus- und Weiterbildung .

Blick in die Zukunft

Einzelne Produkte im virtuellen Raum zu betrachten birgt große Vorteile für die produzierenden Gewerke im Bauwesen. Setzt sich der Handwerker die VR-Brille auf, kann er das gesamte Bauvorhaben visualisieren oder – auch gemeinsam mit dem Kunden – spezifische Details wie die Auswahl der Badfliesen oder der Möbeloberflächen planen. Augmented Reality hat in der Beratung und im Service ihren Platz: Für Gewerke, in denen Servicetechniker ihre Leistungen vor Ort erbringen, unterstützen weitere aufs Handy eingespielte Daten den Handwerker bei seiner Arbeit. Ein direkter Kontakt zu den Mitarbeitern im Innendienst ist ebenfalls möglich: Über stereooptische Kamerasysteme können beispielsweise Wartungs- oder Installationsinformationen direkt vor Ort über eine Smartphone-AR-App oder eine Datenbrille abgerufen werden.

Anwendungsgebiete entstehen, so beschreibt der HPI-Steckbrief, auch in den Gesundheitsgewerken. Zahnarzt-Patienten haben die Möglichkeit, bereits vor der Erstellung einer Zahnprothese über einen „virtuellen Spiegel“ zu sehen, wie das Ergebnis aussehen wird. Augenoptiker wiederum können ihre Kunden über digitale Zusatzinformationen bei der Auswahl des Brillengestells oder der Anpassung des Tönungsgrads beraten.

Für Ulrich Goedecke, Projektleiter im Kompetenzzentrum Digitales Handwerk (KDH ), eignen sich AR und VR daher längst nicht mehr allein für große Firmen wie Villeroy & Boch, sondern für die ganze Bandbreite an kleineren Betrieben. Zum Beispiel diejenigen, die Möbel, Küchen- oder Badeinrichtungen herstellen und verkaufen. „Die Kunden schätzen diesen Zusatzservice“, beobachtet er.

AR: Stabiler Internetempfang nötig

Doch macht Goedecke auch einige Hürden aus. Zum Beispiel bei der Datenhoheit. Denn während im Gegensatz zu VR-Anwendungen die Daten – wie etwa das Aufmaß der jeweiligen Räume – im Betrieb bleiben, erhält der Kunde bei AR diese Informationen auf sein Handy. Theoretisch könnte er damit dann auch andere Betriebe beauftragen, so die Befürchtung.

Daneben sind Augmented-Reality-Anwendungen stark abhängig vom verfügbaren Internetempfang. Probleme sieht Goedecke dann, wenn es sich zum Beispiel um den Fernsupport bei Heizungsanlagen oder des Stromnetzes handelt. „Viele Schaltkästen sind im Keller angesiedelt, wo der Datentransfer in der Regel nicht reibungslos funktioniert“, erklärt er. Auch Baustellen sind nicht der ideale Ort für AR-Anwendungen. „Handwerker müssen bei ihrer Arbeit beide Hände frei haben. Währenddessen ein Handy zu halten ist daher umständlich.“ Datenbrillen, die diese Hürde aus dem Weg räumen könnten, sind mit annähernd zwei Kilogramm noch zu schwergewichtig – zumal viele Handwerker auf dem Bau bereits mit Schutzbrillen ausgerüstet sind. Das Dilemma könnten künftig Wearables lösen, darunter smarte Uhren, die sich an eine Plattform ankoppeln lassen. Goedecke zufolge könnte es in fünf Jahren soweit sein.

Co-Kreation: Gewerkeübergreifendes Arbeiten am digitalen Zwilling

Im Einsatz von VR sieht der Experte daher vorerst mehr Entwicklungspotenzial, insbesondere im Business-to-Business-Bereich. Ein Beispiel ist das Zukunftsfeld der Co-Kreation, das durch VR entsteht: In Form eines Avatars können mehrere Personen gleichzeitig in ein virtuelles dreidimensionales Modell eintauchen und mit anderen kommunizieren. Dabei entstehen mehrere Chancen: Sind Handwerker unterschiedlicher Gewerke im Modell, können sie – wie beim Business Information Modeling (BIM) – über den digitalen Zwilling in der virtuellen Welt am Projekt gemeinsam arbeiten.

Neue Möglichkeiten eröffnen sich auch im Bereich der Aus- und Weiterbildung. Der HPI-Steckbrief führt die Simulation verschiedener Tätigkeiten an, wie den virtuellen Schweißtrainer, digitale Montageprozesse im Kfz-Bereich oder einen Lackier- und Beschichtungssimulator. Diese Anwendungen stellen – so schreibt das Institut – eine kosten- und ressourcenschonende Ergänzung zu den regulären Aus-, Fort- und Weiterbildungsinhalten dar, die es den Teilnehmern erlauben, Fehler zu machen, ohne dass jemand dabei zu Schaden kommt. Doch auch das Technologiepapier zeigt noch einige Herausforderungen auf. Dazu zählen die Anschaffungskosten (eine VR-Brille gibt es ab circa 500 Euro) sowie vor allem die fehlende Bereitschaft sich mit der Technologie auseinanderzusetzen. Laut einer Umfrage unter Fachverbänden im Rahmen des Steckbriefs ordnet die Hälfte der Befragten die Relevanz für die eigene Branche als sehr hoch oder hoch ein, der Umsetzungsgrad liegt aber aktuell bei nur 13 Prozent. Diese Lücke lässt sich jedoch schließen, so das HPI: Gewerkespezifische Angebote an Aus- und Weiterbildung könnten den Einsatz von AR und VR im Handwerk fördern.

Technisches Verfahren und Funktionsprinzip

(Quelle: Heinz-Piest-Institut für Handwerkstechnik an der Leibniz Universität Hannover)

Zeigen, was physisch eigentlich gar nicht da ist: Diesen Kunstgriff können Augmented Reality und Virtual Reality. Während Handwerker für den Einsatz von VR eine spezielle Brille benötigen, ist für AR nur ein mobiles Gerät wie etwa ein Smartphone nötig.

Der Begriff virtuelle Realität (Virtual Reality, VR) bezeichnet die datenbasierte Simulation einer virtuellen Umgebung, in der der Nutzer handeln und unterschiedliche Anwendungen steuern kann. Diese Umgebung kann unter anderem durch sogenannte VR-Brillen erzeugt werden, die die reale Umgebung vollständig abdecken und so das visuelle Eintauchen in eine andere Welt ermöglichen. Innerhalb dieser virtuellen Welt besteht je nach Simulation die Möglichkeit, von einem festen Standpunkt aus zu agieren oder sich zusätzlich durch die jeweilige Simulation zu bewegen. Um interagieren zu können, werden Eingabegeräte wie Datenhandschuhe, Controller oder spezielle Laufbänder verwendet.

Im Gegensatz zur virtuellen Realität, steht bei der erweiterten Realität ( Augmented Reality, AR) die Darstellung ergänzender Informationen im Vordergrund. Der Unterschied zur VR ist vor allem, dass die reale Umgebung zu jeder Zeit sichtbar bleibt. Die AR lässt sich demnach zwischen der realen Welt (Realität) und der ausschließlich virtuellen Welt (VR) einordnen. Durch den Einsatz von Tablets, Smartphones oder Datenbrillen können die zusätzlichen Informationen, wie Bilder, Videos oder 3-D-Darstellungen, so eingeblendet werden, dass sie sich in die vorhandene, reale Umgebung einfügen. Die reale Umgebung wird dabei entweder über Kameras (z. B. Smartphone, Tablet) oder durch das Tragen einer Datenbrille abgebildet. Es geht dabei allerdings nicht allein darum, zusätzliche Informationen in digitaler Form in der vorhandenen Welt zu platzieren. In vielen Anwendungen ist es dem Nutzer zusätzlich möglich, mit diesen Elementen zu interagieren .

AR und VR in der Praxis: So profitieren die Betriebe

Virtuelle Welten finden allmählich auch im Handwerk Einzug. Neben der Kundenberatung unterstützen Augmented Reality und Virtual Reality auch beim Service und bei der Aus- und Weiterbildung.

GranSeher

Mit AR mehr zeigen und verkaufen
Wie viele kleinere Unternehmen hat der Augenoptiker und Akustik-Experte GranSeher nur einen begrenzten Bereich, um seine Produkte zu präsentieren. Über Augmented Reality kann der fünfköpfige Betrieb aus Gransee in Brandenburg seinen Showroom allerdings endlos erweitern. Smart TV, Webcam und Wlan schaffen die Voraussetzungen dafür, dass Kunden Brillen aus dem gesamten Online-Sortiment anprobieren können – und das selbst außerhalb der Ladenöffnungszeiten. Nachdem sie im Schaufenster an einem markierten Bereich von der Kamera erfasst wurden, können sich in Ruhe eine Brille nach der anderen „aufsetzen“ und über eine Verknüpfung mit Freunden teilen. „Dass in unserem Schaufenster auch abends nach Ladenschluss und am Wochenende etwas los ist, lockt zahlreiche Passanten in der Fußgängerzone an“, sagt Judith Behm, Geschäftsführerin GranSeher.

Die Vorteile:

den physischen Showroom um weitere virtuelle Brillenmodelle erweitern
über spielerische Anprobe positive Image-Effekte erzielen

AIvitex

Zeit und Budget im Service sparen
Die Heizung im Haus ist ausgefallen. Oder eine Badsanierung steht an, zu der sich der Kunde zunächst einmal eine erste Expertenmeinung einholen will. Egal, um was es sich handelt: Viele Anfragen an Handwerksbetriebe lassen sich vorerst, und zuweilen sogar vollständig, aus der Ferne regeln . Das Start-up Aivitex aus Stuttgart hat dafür eine Video-Plattform entwickelt, die mithilfe von Augmented Reality den Kunden auch aus der Distanz beraten und ihn dazu befähigt, einfachere Reparaturen selbst auszuführen. Über die Verbindung der Aivitex-App auf dem Smartphone des Kunden sieht der Handwerker das Szenario aus der gleichen Perspektive wie der Kunde auch. Eine Zeigefunktion unterstützt den Handwerker dabei, den Kunden Schritt für Schritt zum Beispiel durch die Heizungssteuerung zu führen. „Wann immer Sie ein bestehendes Problem aus der Ferne lösen können, sparen Sie Anreise- und einen Großteil der Personalkosten“, erklärt Gründerin und Geschäftsführerin Daniela Gerd tom Markotten die Vorteile. „Durch eine präzisere Bewertung und Analyse des bestehenden Problems vorab werden unnötige Anfahrten, Begehungen und das Mitführen falscher Ersatzteile vermieden.“

Die Vorteile:

unnötige Fahrten einsparen
langfristige und vertrauensvolle Kundenbeziehungen aufbauen

Craftguide

Sicheres Lernen mit VR-Brille
Nachwuchskräfte ausbilden, das bestehende Team weiterbilden – beides trägt zur Qualität eines Handwerksbetriebs bei. Über Augmented Reality und Virtual Reality lässt sich der Zeitaufwand, der für Kurse nötig ist, um einiges minimieren. Das Start-up Craftguide aus München hat eine Plattform entwickelt, auf der neue Lehrinhalte und Kurse zur Verfügung stehen. Durch diese Art von Wissensvermittlung will Craftguide neue Lernumgebungen schaffen. Über das Aufsetzen einer VR-Brille etwa können User den Lernstoff realitätsnah visualisieren. Gut dabei ist, das Verhalten in kniffeligen Situationen zunächst in der virtuellen Welt gefahrlos simuliert und geschult werden kann. So lässt sich beispielsweise der Umgang mit einer Kreissäge ohne Verletzungsgefahr erlernen. Außerdem können Mitarbeiter lernen und üben, wann sie wollen und wo sie wollen. „Mit unserer Plattform und der Digitalisierung von Lerninhalten wollen wir die Attraktivität für die handwerkliche Ausbildung steigern“, sagt Johannes Nies, Gründer von Craftguide. Unter den Kursinhalten sind außerdem die Möglichkeiten, die AR und VR im Handwerk bieten.

Die Vorteile:

zeit- und ortsunabhängig lernen
riskante Tätigkeiten einstudiere, ohne dabei einer echten Gefahr ausgesetzt zu sein
zukunftsorientierte Technologie ausprobieren

Relevanz vs. Umsetzung Bäcker experimentieren gerne

Für die Technologien VR und AR interessieren sich bereits einige Gewerke, wie das Baugewerbe. Der Umsetzungsgrad bleibt im Durchschnitt allerdings noch deutlich hinter der Relevanz zurück. Nur das Bäckereihandwerk bildet eine Ausnahme.