Von der Idee zum Serienfahrzeug: Hightech und Handarbeit im Design

Digitale Designphase

Die sogenannte digitale Designphase ist auf die Konzeption des neuen Audi-Design-Centers abgestimmt. Sie besteht aus den drei Komponenten CAD, Concept, Claymilling – oder kurz: „C3-Prozess“. Der Prozess umreißt eine neue Form der Zusammenarbeit zwischen CAD-Formgestaltern und Exterieur-Designern. Basis für die neuen Designentwürfe ist das CAD-Architekturmodell aus der initialen Designphase. Die CAD-Entwürfe erscheinen in Echtzeit fotorealistisch auf der 1:1-LED-Leinwand und können auf ihre Stimmigkeit hin überprüft und zeitnah in ein physisches 1:1-Referenzmodell übertragen werden.

„Mit der Highend-Visualisierung des C3-Prozesses traue ich mir zu, eine Design-Bewertung bereits digital zu treffen“, sagt Marc Lichte. Die hohe Rechenleistung eines Rechenclusters ermöglicht es, die jeweils aktuellen Designstände in Sekundenschnelle zu berechnen und fotorealistisch darzustellen. Zudem erlaubt das direkte Überführen des digitalen Designabbildes in ein physisches Referenzmodell den permanenten Abgleich zwischen fotorealistischer Darstellung im digitalen Modell und physischem 1:1 Volumen-Modell. Das Clay-Referenzmodell dient zusätzlich als physische Diskussionsgrundlage zwischen Designer und CAD Formgestalter und „dreidimensionalen Skizzenblock“.

Die Verbindung von digitaler Modellierung und Clay-Fräsung im C3-Prozess ermöglicht einen rascheren Fortschritt bis zum finalen Designentwurf bei gleichbleibend hoher Detailqualität und Entscheidungssicherheit. Zugleich erlaubt der Prozess flexible und schnelle Reaktionen auf Änderungswünsche. Damit leistet der neue Designprozess einen wichtigen Beitrag zur Unternehmensstrategie in Punkto Digitalisierung und Nachhaltigkeit.

Die heutige Rechenleistung macht fotorealistische Darstellungen in Echtzeit möglich und erlaubt es, Designentwürfe digital zu beurteilen. Das neue Audi-Design-Center bietet die besten Voraussetzungen dafür: Fünf LED-Wände mit Präsentationsflächen von 5,5 Meter bis zu 11 Meter Breite und sehr hoher Auflösung zeigen neue Modelle detailgetreu. Das Rechencluster wird vom Audi-Design, der Strak-Entwicklung, also der Schnittstelle zwischen Design und Konstruktion, und dem Datenkontrollmodell (DKM) gemeinsam genutzt und ermöglicht optische Simulationen der Designdaten in Echtzeit. Dieses Cluster besteht aus 480 zusammengeschalteten Knoten („nodes“) und seine Rechenleistung entspricht der Performance von rund 4.300 Notebooks.

Die Visualisierungssoftware für die Darstellung auf der LED-Wand arbeitet nach dem sogenannten Ray-Tracing-Prinzip. Mithilfe dieses vektorbasierten Strahlverfahrens werden optische Effekte wie Licht, Schatten, Spiegelung und Brechung physikalisch korrekt berechnet und dargestellt. Ob Barcelona an einem sonnigen Septembertag um 19 Uhr oder Kapstadt im Januar um die Mittagszeit bei bedecktem Himmel – die Software zeigt die neuen Audi-Modelle in jeder gewünschten Lichtsituation und in jeder beliebigen Kulisse. Sie gibt die Tiefe des Lacks und den Glanzgrad der Oberflächen exakt wieder.

Die Rechenpower erlaubt es, virtuelle Modelle in Echtzeit fotorealistisch zu betrachten oder auch nach kurzer Animationszeit in verschiedenen Ansichten zu drehen oder in unterschiedlichen Szenarien fahren zu lassen.

Durch den Rechencluster können die Designer einem neuen Modell digital einen breiteren Seitenschweller verpassen und sehen sofort die Auswirkungen am digitalen Modell: Änderungen in Punkto Proportionen, Überhänge und Schattenwurf lassen sich zeitnah visualisieren, etwaige Unstimmigkeiten werden nicht erst beim physischen Claymodell entdeckt. Die Prozess-Sicherheit steigt damit deutlich.

Die 3D-Visualisierung ermöglicht auch dynamische Fahraufnahmen und Fahrsimulationen. Für diesen Einsatzzweck werden vDEF-Modelle (virtuelles Design Erlebnis Fahrzeug) erstellt. Diese animierten Fahrmodelle vermitteln dank ihres Detailierungsgrades bereits virtuell einen Eindruck darüber, ob ein Design-Entwurf stimmig ist und wie er sich dynamisch in einem virtuellen Fahrszenario verhält. Die vDEF-Modelle können beispielsweise auf dem Audi Testgelände in Neuburg ihre Runden drehen. In die Simulation fließen alle physikalischen Gegebenheiten ein, etwa Fahrbahnunebenheiten und Aufbaubewegungen. So können am fahrenden Modell alle Design-Details auf ihre Stimmigkeit hin überprüft werden –vom Schattenwurf bis zur Lichtreflexion bei unterschiedlichen Fahr- und Wetterzuständen.

Auch im Interieur ermöglichen vermehrte optische Simulationen den noch exakteren Einsatz von Materialien wie Lacken, Leder und Stoffen. Die nochmals gesteigerte Darstellungsqualität erlaubt auch hier zukünftig finale Bewertungen am digitalen Modell.

Der C3-Prozess von Audi bringt das Beste aus zwei Welten zusammen: Die CAD-Fräsmaschine ist schneller als der Mensch, sie arbeitet auf einen Zehntel Millimeter genau, und sie kennt keine Ruhepausen. Ein CAD-Formgestalter erarbeitet das Datenmodell am Rechner, die Fräsmaschine setzt seine Vorgaben am Clay-Modell um. Im neuen Design-Center gibt es 20 dieser Anlagen mit schwenkbaren Fräsköpfen.

Für das letzte Finish, das entscheidende Quäntchen Emotion bleiben nach dem C3-Prozess die Augen und Hände der Designer und Modelleure verantwortlich. Ihre Handwerkskunst ist in der Manufaktur-Designphase für Audi unerlässlich.

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