Haustech 5/2019

Virtuell weiterbilden

Am Campus Sursee werden die Möglichkeiten gezeigt, welche die Digitalisierung für die Baubranche eröffnet. Innerhalb der Polierausbildung sind diese bereits fester Bestandteil. (Foto: Campus Sursee)
Morris Breunig /

Ausbildungsstätten nutzen zunehmend Virtual und Augmented Reality bei der Wissensvermittlung. Und auch in der Baubranche bewegt sich etwas – im realen wie im virtuellen Raum.

Virtual und Augmented Reality liegen im Trend. Nutzer können damit in eine virtuelle Welt eintauchen oder 
die reale Welt mit digitalen Elementen verknüpfen. Virtual Reality (VR) erzeugt einen virtuellen Raum, in dem die reale Umgebung vollständig ausgeblendet werden kann. Die Intensität des Eintauchens wird als Präsenz bezeichnet. Je höher diese ist, desto stärker wird der virtuelle Raum wahrgenommen. Für Virtual Reality werden in der Regel VR-Brillen genutzt. Augmented Reality (AR) ergänzt die reale Umgebung hingegen um Zusatzinformationen durch virtuelle und vordergründig auftretende Elemente. Der Vorteil gegenüber Virtual Reality: AR kann auch ohne Brille genutzt werden, was die Handhabung und eine mögliche flächendeckende Verbreitung vereinfacht. Hierfür reichen normale mobile Geräte wie Smartphones.

Möglichkeiten aufzeigen

Am Campus Sursee nutzte man die Technologien bereits in verschiedenen Ausbildungssequenzen. Darin wurden den Teilnehmenden die Möglichkeiten von AR und VR aufgezeigt und Anwendungsgebiete für den Praxisalltag auf der Baustelle oder im Planungsbüro vorgestellt. «Aktuell findet zudem die Ausbildungssequenz ‹Digitalisierung› innerhalb der Polier- und Vorarbeiterausbildung statt. Dabei konnten sich die Teilnehmenden auch mit den entsprechenden Geräten vertraut machen», erklärt Adrian Häfeli vom Campus Sursee. Das Angebot in diesen Bereichen soll sukzessive ausgebaut werden. «Derzeit bieten wir ‹Maschinensteuerung› und ‹Robotic in der Vermessung› an, in denen die Technologien bereits einen konkreten Ausbildungsinhalt darstellen», ergänzt Häfeli. Damit verdeutlicht er zugleich, dass sich auch die Baubranche den Herausforderungen der Digitalisierung stellt und für neue Technologien öffnet.

Trends der Digitalisierung

An der Hochschule Luzern setzt man sich im «Fachkurs Virtual und Augmented Reality» mit den Herausforderungen der Digitalisierung auseinander und nimmt dabei auch die Möglichkeiten für Unternehmen ins Visier. Die Teilnehmenden erhalten einen Überblick über die technischen Trends sowie wirtschaftliche Anwendungen und können diese auch 
im praktischen Umfeld testen.
Während der Planung kann das virtuelle Modell beispielsweise auf spätere Probleme in der Ausführung oder dem Betrieb hinweisen. Bereits heute kommt dafür auch Virtual Reality zum Einsatz. Die Bauherrschaften erhalten damit zudem frühzeitig einen Eindruck vom fertigen Gebäude. Augmented Reality ermöglicht durch digitale Elemente am realen Objekt eine ortsunabhängige Zusammenarbeit. Auch Building Information Modeling (BIM) unterstützt das kollaborative Planen und kann damit Planungs- sowie Bauabläufe beschleunigen. Virtual und Augmented Reality sind daher eine ideale Ergänzung zu BIM. «Der Fachkurs bezweckt, mithilfe praktischer Beispiele einen Überblick über Anwendungen von VR und AR in der Industrie und im Dienstleistungssektor zu geben. Stärken und Schwächen der Technologien werden im Kontext von Anwendungen dargestellt», erklärt Simon Zemp von der Hochschule Luzern. Weil der im Herbst 2019 stattfindende Kurs branchenübergreifend angelegt ist, werden die Schwerpunkte auf die unterschiedlichen Bedürfnisse der Teilnehmenden abgestimmt. Verschiedene Themen, etwa aus der Baubranche oder Maschinentechnik, können damit behandelt werden.

Digitale Arbeitsweisen im Bauwesen

Die Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) beschäftigt sich intensiv mit den Fragen des digitalen Wandels im Bau- und Immobilienwesen. Im Fokus stehen Methoden und Technologien für innovatives Planen, Bauen und Bewirtschaften. Die Fragestellungen werden interdisziplinär sowie aus Sicht Auftraggeber wie Auftragnehmer bearbeitet. Dies erfolgt über den gesamten Lebenszyklus von Bauwerken hinweg. Die Themen Mensch, Technik, Prozess sowie speziell auch die Entwicklung gemeinsamer Ziele und die Zusammenarbeit werden integriert betrachtet, um die angestrebten Mehrwerte erreichen zu können. Neue Technologien wie zum Beispiel Augmented und Virtual Reality werden bewusst mit neuen Prozessen und Methoden der Projektabwicklung kombiniert. Moderne Räumlichkeiten wie der iRoom (Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik) oder das Virtual Technology Innovation Labor (Hochschule für Angewandte Psychologie) unterstützen Studierende, Partner und angewandt Forschende gleichermassen. Dies immer mit dem Ziel, qualitätsvollere und damit nachhaltigere Bauwerke durch die Nutzung von digitalen Bauwerksmodellen in Kombination mit geeigneten Methoden, Prozessen und Kooperationsweisen gewährleisten zu können.

AR-basiertes Solomatic-Konzept

Neben den Planenden profitieren auch die ausführenden Personen auf der Baustelle von den neuen Technologien. In der Schweisserausbildung kommt dafür das auf AR basierende Soldamatic-Konzept zur Anwendung. Das System kombiniert theoretische und praktische Übungen für schnellen Lernerfolg. Mehrere optische Symbole auf dem Bildschirm im Schweisshelm unterstützen die Lernenden bei den praktischen Übungen, indem sie unter anderem den zielführenden Blickwinkel sowie Anstell- und Neigungswinkel anzeigen. Bei höherem Schwierigkeitsgrad kann auch auf die optischen Symbole verzichtet werden. Das System wertet anschliessend die Übungen aus, indem jede Schweissnaht mit der Originalvorgabe abgeglichen wird. Das schult die Präzision der Lernenden. Durch die Integration von individuellen Bauteilen in die Simulation können auch erfahrene Fachkräfte effizient an komplexen Bauteilen trainieren.

Weiterentwicklung der Hardware

Durch Weiterentwicklung von AR- und VR-Geräten fördern Hersteller beiläufig die Integration von neuen Technologien in den Ausbildungsstätten. Von der EPFL und der ETH Zürich stammt ein Handschuh zur besseren Bedienung innerhalb des virtuellen Raums. Dieser wiegt bei einer Materialstärke von zwei Millimetern lediglich acht Gramm und ist aus Baumwolle sowie filigranen Metallbändern gefertigt. Bei einer Spannung von 200 Volt und einigen Milliwatt 
Leistung kann er an jedem Finger eine Haltekraft von 40 Newton generieren.

Die Stromversorgung erfolgt derzeit noch über ein Kabel. Zukünftig ist jedoch auch ein Batteriebetrieb vorgesehen. Berühren die Finger der Nutzenden ein virtuelles Objekt, werden die Metallbänder unter Spannung gesetzt. Dann «kleben» die Finger wegen der elektrostatischen Anziehung zusammen und es entsteht eine Bremskraft, welche die Bewegungen der Finger blockiert. Wird die Spannung unterbrochen, gleiten die Metallbänder wieder reibungslos und die Finger sind wieder frei beweglich. So entsteht die Illusion, einen virtuellen Gegenstand zu berühren oder zu manipulieren. Über eine Kommerzialisierung des 2018 präsentierten Handschuhs DextrES wird derzeit nachgedacht.