Echtzeit-3D-Technologie in Architektur-, Ingenieurs- und Bauwesen erklärt

Entdecken Sie, wie Unternehmen im Architektur-, Ingenieurs- und Bauwesen (AEC) die Leistungsfähigkeit von Echtzeit-3D nutzen und damit Gestaltung, Bau und Nutzung von Gebäuden verändern.

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So setzen führende Industrieunternehmen Echtzeit-3D-Technologie ein

Ehe wir klären, was Echtzeit-3D eigentlich ist, möchten wir Ihnen Ihre Mitstreiter und ihre Unternehmen vorstellen. 

Tausende von Firmen aus verschiedensten Branchen setzen auf diese Technologie, darunter auch Firmen aus dem Architektur-, Ingenieurs- und Bauwesen sowie Behörden, der Energiesektor, das Gesundheitswesen, Transportwesen und viele mehr.

Was ist das Besondere an Echtzeit-3D?

Echtzeit-3D (RT3D) ist eine Computergrafiktechnologie, mit der interaktive Inhalte schneller erstellt werden können, als sie das menschliche Wahrnehmungsvermögen erfassen kann. Schauen Sie sich auf der Seite um, um tiefere Einblicke in die Funktionsweise dieser Technologie zu erhalten.  

Interaktivität ist der Kern von Echtzeit-3D. Im Gegensatz zu Filmen, die den Anschein von Bewegung erzeugen, aber den Zuschauern nur ein passives Erlebnis bieten, ermöglicht Echtzeit-3D allen Nutzern, in eine digitale Realität einzutauchen, die sich authentisch anfühlt und es ihnen erlaubt, ihr Erlebnis ähnlich wie bei einem Videospiel zu gestalten und anzupassen.

Echtzeit-3D-Erlebnisse sind im Grunde sowohl:

  • Immersiv, weil die digitale Nachbildung der Realität einen Detailgrad erreicht hat, der unserer analogen Wahrnehmung der Realität sehr nahekommt, als auch
  • Interaktiv, weil Nutzer direkte Kontrolle über ihr Erlebnis und ihren Blickwinkel haben.

Die Einsatzmöglichkeiten von Echtzeit-3D sind praktisch unbegrenzt. Die oben aufgelisteten Unternehmen setzen die Technologie hauptsächlich dazu ein, digitale Nachbildungen von Gebäuden zu erschaffen und diese mit Datenquellen wie Metadaten und Sensoren zu kombinieren. Diese Nachbildungen werden oft als "digitale Zwillinge" bezeichnet, da die 3D-Nachbildungen wie ihre physischen Gegenstücke aussehen und sich auch so verhalten. Sie können auf mobilen Endgeräten, Computern, in Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) und auf anderen Plattformen eingesetzt werden.

Erleben Sie Echtzeit-3D

Nachdem Sie nun wissen, was Echtzeit-3D ist, sollten Sie sich einmal in diesem RT3D-Büro in London umsehen, das mit Unity erstellt wurde. 

Eventuell müssen Sie ein paar Minuten warten, bis das System vollständig geladen wurde. Wir versprechen Ihnen aber, dass sich die Wartezeit lohnt. In der Zwischenzeit können Sie sich gerne noch weiter informieren und anschließend wieder reinschauen.

Sobald sie das Büro betreten haben, können Sie sich umsehen, die Tageszeit anpassen und Designaspekte verändern.

Was Echtzeit-3D in Unternehmen bewirken kann

AEC-Unternehmen müssen kontinuierlich die Herausforderungen von Produktivität und Effizienz meistern. Nacharbeiten aufgrund isolierter, ineffizienter Arbeitsabläufe kosten die Baubranche 450 Milliarden US-Dollar jährlich. Laut einer Studie von McKinsey & Company verzögert sich die Fertigstellung bei 20 % aller Bauprojekte und 80 % können den veranschlagten Kostenrahmen nicht einhalten. Unter den Pandemiebedingungen im Jahr 2020 verschärfen sich diese Schwierigkeiten nochmals.

Unternehmen, die auf Echtzeit-3D-Technologie setzen, können die Herausforderungen besser bewältigen. Untersuchungen zeigen, dass Echtzeit-3D unter anderem folgende Vorteile bietet:

  • Kosteneinsparungen durch frühzeitiges Erkennen von Design- und Konstruktionsproblemen und den Einsatz von Bausequenzierung, um Projekte im Zeitplan zu halten.
  • Mehr Aufträge gewinnen, indem Kunden Gebäude in VR vorgeführt und ihnen AR-Anwendungen überlassen werden.
  • Schnellere Umsetzung und Fertigstellung, da Kooperation und Kommunikation zwischen Beteiligten verbessert wird und Daten aus verschiedenen Programmen (z. B. Revit, Navisworks, Rhino usw.) in Modelle eingebunden werden können.

Stärkere Mitarbeiterbindung dank höherer Produktivität und Sicherheit durch interaktive VR- und AR-Erfahrungen.

Die wichtigsten Anwendungsszenarien von Echtzeit-3D

Das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten für Echtzeit-3D ist unglaublich vielfältig. Sie reichen vom Design über die Preconstruction-Phase bis hin zur Baustelle und der Zeit nach der Fertigstellung. AEC-Unternehmen, die auf Echtzeit-3D setzen, nutzen die Technologie im gesamten Gebäudelebenszyklus und im Durchschnitt in mehr als vier Anwendungsszenarien. Das ergab eine von Forrester Consulting im Auftrag von Unity durchgeführte Studie, die im März 2020 veröffentlicht wurde.

Einige Beispiele aus dem Gebäudelebenszyklus sind:

Gestaltung und Konstruktion
Übliche Einsatzszenarien: Immersive Designüberprüfung, erfahrungsbasierte Designs, Designvisualisierung, Baustatik, Prüfung des Projektstands, Rückmeldungen von Beteiligten einholen usw.

Ein Praxisbeispiel für den Einsatz von Echtzeit-3D: SHoP Architects hat die Erstellung von Echtzeit-3D-Erlebnissen verbessert und die Zeit für die Optimierung großer Designmodelle von Tagen auf Minuten verkürzt.

Bauplanung und -simulation
Übliche Einsatzszenarien: Koordination auf der Baustelle, Bausequenzierung, Problemerkennung, 1:1-AR-Visualisierung vor Ort, Quantitätsvorteile, BIM-Koordination, Vor-Ort-Anleitung, QA/QC, Dokumentation usw.

Ein Praxisbeispiel für den Einsatz von Echtzeit-3D: Mortenson ermöglicht es Auftraggebern aus dem Gesundheitswesen, Krankenhäuser in VR zu simulieren, um so die Patientenversorgung zu verbessern, die Arbeit der Belegschaft effizienter zu gestalten und Kosten zu senken.

Training und Betrieb
Übliche Einsatzszenarien: VR-basierte Sicherheitstrainings, AR-basierte Anleitung, Fernwartung, digitale Zwillinge in Echtzeit, Datenvisualisierung usw.

Ein Praxisbeispiel für den Einsatz von Echtzeit-3D: Skanska verbesserte die Baustellensicherheit mit der Implementierung von Unity-basierten VR-Erfahrungen in die Standardsicherheitstrainings für Mitarbeiter.

Vertrieb und Werbung
Übliche Einsatzszenarien: Virtuelle Events, fotorealistische Renderings, Promovideos, immersiver Gebäudekauf, Gebäude in Mixed Reality erleben usw.

Ein Praxisbeispiel für den Einsatz von Echtzeit-3D: SmartPixel entwickelte eine interaktive Anwendung für Maestria Condominiums, damit potenzielle Käufer die zukünftigen Hochhäuser bereits jetzt erleben können.

So profitieren Unternehmen von mehr Echtzeit-3D

Echtzeit-3D nimmt es mit verschiedenen Herausforderungen des gesamten Gebäudelebenszyklus auf und verbessert Design, Konstruktion und Betrieb. Die Studie von Forrester Consulting stellte fest, dass:

Die meisten Anwender setzen Echtzeit-3D bereits an verschiedenen Punkten im Unternehmen ein ... [Sie] können Prozesse besser und reibungsloser integrieren, je mehr Bereiche Echtzeit-3D nutzen, da dieses Medium interaktive Zusammenarbeit und Kommunikation erlaubt.

90 % der Unternehmen, die Echtzeit-3D nutzen, geben an, dass es abteilungsübergreifende Zusammenarbeit maßgeblich unterstützt. Dafür gibt es einen guten Grund: Sobald Modelle in der virtuellen Umgebung zur Verfügung stehen, können sie auch in allen Bereichen des Unternehmens eingesetzt werden.

Das heißt, in der Designphase verwendete virtuelle Modelle können auch vom Bauteams für die Erstellung von lebensgroßen AR-Erfahrungen oder vom Wartungsteam für hochwertige interaktive Wartungsanwendungen genutzt werden. Die Synergien beschleunigen den Gebäudelebenszyklus und reduzieren ineffiziente Prozesse, die den gesamten Bauprozess verzögern und Mehrkosten produzieren.

 

Echtzeit-3D-Erfahrungen zum Leben erwecken

Unternehmen nutzen die Leistungsfähigkeit von Echtzeit-3D mit Software wie Unity, der führenden Echtzeit-3D-Entwicklungsplattform. Die RT3D-Entwicklungsplattformen werden zwar gelegentlich als Spiel-Engines bezeichnet, da sie ihre Wurzeln in der Spieleentwicklung haben, bieten aber ebenso weitreichende Möglichkeiten für die Erstellung interaktiver, digitaler Inhalte und deren Einsatz auf verschiedenen Plattformen wie mobilen Endgeräten, Computern und Head-Mounted Displays. 

Schauen wir uns nun an, wie 3D-Inhalte erstellt und genutzt werden.

Wer erschafft Echtzeit-3D-Erfahrungen?

Heute haben die Hauptakteure bei der Erstellung von Echtzeit-3D-Erlebnissen einen technischen Hintergrund aus Bereichen wie Softwareentwicklung oder AR-/VR-Entwicklung. Ein Grund dafür liegt darin, dass die allermeisten Unternehmensanwendungen, die mit dieser Technologie erstellt werden, besondere Kenntnisse in Entwicklung und Programmierung erfordern (Unity nutzt C#).

Die Echtzeit-3D-Nutzung wächst rasant und Unity und andere Unternehmen eröffnen diese Möglichkeiten auch Anwendern ohne Programmierkenntnisse, sodass individuelle Entwicklungen leichter skaliert werden können. 

Hier finden Sie einige Beispiele dafür, wie Barrieren bei der Entwicklung von Echtzeit-3D für Nichtprogrammierer beseitigt wurden:

  • Visuelles Scripting: Visuelle, knotenbasierte Benutzeroberflächen wie Bolt ermöglichen es Anwendern ohne technische Kenntnisse, Logikabläufe für ihre Anwendungen zu erstellen, ohne selbst programmieren zu müssen.
  • Produktinnovation: Neue Produkte wie Unity Reflect reduzieren den Prozess zur Einbindung von 3D-Modellen in Echtzeitumgebungen auf wenige Klicks.
  • Vorgefertigte Lösungen: Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach immersiven, interaktiven Erfahrungen nutzen immer mehr Unternehmen diese Möglichkeit und entwickeln für spezifische Anwendungsszenarien Lösungen, die kein Programmieren und Scripting mehr erfordern. Interact ist beispielsweise eine leistungsfähige Plattform, die es Ihnen erlaubt, umfassende VR-Anwendungen mit Ihren CAD-Modellen zu erstellen.

Bereitstellung von Diensten: Es sind individuelle Lösungen möglich, die einfach von Nichtprogrammierern eingesetzt werden können und zu ihren Arbeitsabläufen passen. Dank der problemlosen Erweiterbarkeit von Plattformen wie Unity können Unternehmen die Benutzeroberfläche von Unity so gestalten, dass auch technisch nicht speziell ausgebildete Nutzer wie Designer und Marketer die Möglichkeiten von Echtzeit-3D voll ausschöpfen können.

Wie werden Echtzeit-3D-Erfahrungen erstellt?

Ein typischer Echtzeit-3D-Workflow in der AEC-Branche beginnt mit der Einbindung vorhandener Inhalte. Importierte 3D-Geometrien und Metadaten existieren in vielfältigen Formaten, darunter:

  • CAD-Modelle aus Anwendungen wie AutoCAD, VRED, Alias, CATIA, Creo oder Siemens PLM Software.
  • Meshes aus 3D-Modellierungs- und Visualisierungsprogrammen wie Autodesk 3ds Max, Rhino, SketchUp oder Blender.
  • Reality-Capture-Daten von Produkten oder Orten aus 3D-Punktwolken, Photogrammetrie oder LiDAR-Scans.
  • BIM-Daten (Gebäudedatenmodellierung) aus Programmen wie Autodesk Revit und Navisworks.
  • Materialien aus BIM-Software wie Autodesk Revit.

Um die beste Leistung und visuelle Qualität beim Einsatz auf unterschiedlichen Plattformen zu erzielen, müssen Echtzeit-3D-Inhalte in der Regel optimiert werden. Der Optimierungsprozess stellt sicher, dass komplexe Modelle in einfachere Repräsentationen umgewandelt werden, die mit der Echtzeitentwicklungsarbeit kompatibel sind und Interaktivität auf Geräten wie Smartphones und VR-Headsets ansprechend unterstützen. Unternehmen können Ein-Klick-Werkzeuge wie Unity Reflect nutzen, die Daten automatisch für die Echtzeitansicht vorbereiten. Sie können den Prozess auch selbst mit speziell zu diesem Zweck entwickelten Werkzeugen wie PiXYZ durchführen.

Sobald Assets für die Echtzeit-3D-Entwicklung bereitstehen, kann die Arbeit beginnen. Nutzer können die Szenenerstellung mit 3D-Modellen, Objekten, Umgebungen (z. B. virtuelle Welten) und mehr aus dem Asset Store von Unity beschleunigen. Mit Unity können Nutzer schnell iterieren und Komponenten wie Animationen, Audio und Video, Cinematics, Umgebungen, Beleuchtung, Benutzeroberflächen, visuelle Effekte und mehr einfach anpassen. Dabei steht den Nutzern jederzeit die Echtzeitvorschau ihres Projekts zur Verfügung. Die Visualisierung geschieht umgehend, sodass langwieriges Warten auf Renderprozesse entfällt.

Für komplexe Anwendungen bietet Unity Unternehmen zudem die nötige Flexibilität für mehr Möglichkeiten bei:

  • Künstlicher Intelligenz (KI): Unity umfasst eine Reihe von Tools für maschinelles Lernen (ML) und erlaubt die Integration mit mehreren KI- und ML-Frameworks, was besonders hilfreich ist beim Einsatz simulierter Umgebungen für das Training und die Validierung intelligenter Systeme.
  • Systementwicklung: Prespective, eine weitere von Unity zertifizierte Partneranwendung, stellt ein leistungsfähiges Framework für die Systementwicklung bereit, um Unity mit externen Steuerungssystemen (wie SPS oder Softwareemulationen von Steuersystemen) und externen Berechnungsmodellen (wie Functional Mock-up Units (FMU) oder MATLAB) zu verbinden.

Unternehmensintegration: Unitys leistungsfähige Programmierschnittstelle (API), integrierte Netzwerkfunktionen und die Integration mit Drittanbieter-Netzwerkstacks bieten robuste und zuverlässige Möglichkeiten, Anwendungen so zu erweitern, dass sie Remote-Zusammenarbeit, Integration mit Internet-of-Things-Systemen (IoT) für digitale Zwillinge oder beinahe jede andere Netzwerkanwendung ermöglichen.

 

Wie werden Echtzeit-3D-Erfahrungen geteilt?

Die Bedeutung von Echtzeit-3D als Medium liegt in seiner Realitätsnähe. Unsere Welt nehmen wir in drei Dimensionen wahr: Wir denken, bewegen uns und erleben alles in 3D. Verglichen mit statischen Erlebnissen wie Bildern und Videos bietet das räumliche Erlebnis in einer virtuellen Umgebung viele Vorteile. Darunter: verbesserte Problemlösung, bessere Wissensverarbeitung, stärkere Einbindung und Erkenntnisgewinnung und vieles mehr.

Unity bietet eine umfassende Auswahl an Interaktionsmodellen, damit Menschen in Echtzeit mit "Live"-Anwendungen (auch bekannt als Laufzeitanwendungen) auf Mobilgeräten, im Internetbrowser, mit AR, in einer kompletten VR-Erfahrung und mehr interagieren können. Echtzeit-3D kann auch in bestehende Anwendungen wie Apps für Mobilgeräte oder E-Commerce-Webseiten integriert werden. 

Nutzer von Echtzeit-3D-Inhalten können interne Stakeholder sein, etwa Außendienstmitarbeiter, die ein Trainingsprogramm zur Verbesserung der Projektsicherheit über ein VR-Headset durchführen, oder externes Publikum wie potenzielle Käufer aus aller Welt, die Immobilienprojekte schon vor dem Bau erkunden. Echtzeit-3D ermöglicht individuelle Erlebnisse etwa für Architekten, die Designprüfungen in Echtzeit durchführen, oder geteilte Erfahrungen, wie für Design- und Konstruktionsteams, die vor dem Bau Designprobleme erörtern, um nachträgliche Änderungen zu minimieren, die Bauzeit zu verkürzen und Kosten zu senken.

Ein detaillierter Blick auf Echtzeit-3D

Erfahren Sie mehr über Echtzeit-3D-Technologie, indem Sie einen Blick auf unsere Lösungen werfen oder die im Auftrag von Unity durchgeführte Studie von Forrester Consulting lesen.

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