Form synthesis at early embodiment design stage: A computer-aided method to model preliminary embodiment designs
Final Report Abstract
Im abgeschlossenen Forschungsvorhaben wurde eine Methode zur intuitiven Gestaltung von Entwürfen von Produktmodellen erforscht. Durch den Einsatz von virtueller Realität in Form eines Direktsicht Head-Mounted-Displays kombiniert mit Hand- und Fingererkennung wird ein immersives und direktes Interagieren mit der virtuellen Umgebung möglich. Die Methode ermöglicht es aus einfachen Grundkörpern wie Quadern und Zylindern einen dreidimensionalen Produktentwurf zu gestalten. Wie bei Stift und Papier sorgt die schnelle und intuitive Bearbeitung hierbei für eine geringe Gestaltfestlegung und regt zum Experimentieren an. Im Gegensatz zum klassischen Ansatz, entsteht hierbei ein weiterverwendbares CAD-Modell welches als Start zu Ausarbeitung des vollständigen Produktmodelles weiterverwendet werden kann. Bei der Verwendung der Methode kommen zweihändige Gesten zum Einsatz die es in einem Zug ermöglichen einen Grundkörper auszuwählen, zu dimensionieren und initial zu platzieren. In Folge könne diese auf natürliche Weise mit den Händen gegriffen und somit bewegt und rotiert werden. Bei der präzisen Platzierung hilft ein von Klemmbausteinen inspirierter Snapping-Algorithmus. In einem, an der virtuellen Hand befestigtem, Menü können weitere Funktionen wie Einfärben, Selektieren, Annotationen und boolesche Kombinationsoperationen angewählt und ausführt werden. In abschließenden Nutzerstudien wurde zum einen die Gebrauchstauglichkeit der Methode bzw. der Softwareumsetzungen dieser erhoben. Zum anderen wurde in den Studien die Entwurfsmodellierung in VR mit einem klassischen CAD-System oder der Freihandskizze mit Stift auf Papier verglichen. Die Studien haben gezeigt das auch ungeübte Nutzende gut mit dem Interface klarkommen. Es wurde gezeigt das für Entwurfsaufgaben eine höhere Geschwindigkeit als im CAD erreicht wird. Eine erhöhte Verständlichkeit oder aufgezeigte Kreativität in den dreidimensionalen Entwürfen konnte noch nicht belegt werden, aber diese Schwächen sind mit der verbesserten Weiterverarbeitbarkeit aufzuwiegen. Zwei Erkenntnisse aus dem Forschungsvorhaben entsprachen nicht den zu Beginn aufgestellten Erwartungen. Erstens war es überraschend das die Jury die dreidimensionalen Entwürfe nicht als verständlicher eingeschätzt hat. Hier sind einige Hypothesen möglich was dahinter steckt. Fehlt der Methode noch Funktionalität zum Beispiel im Bereich der Annotation? Haben die in Produktentwicklung erfahrenen Jurymitglieder starken Bias durch ihre Ausbildung? Oder ist doch die Dreidimensionalität bei der Betrachtung kein Vorteil? Die zweite, erfreuliche, Erkenntnis dagegen ist der Einfluss des Einsatzes einer Spiele-Engine zur Entwicklung der Methode. Hier wurde durch die Unreal Engine nicht nur ein breiteres Feld an VR-Endgeräten ermöglicht. Auch hat die erhöhte Nutzerfreundlichkeit und visuelle Programmierschnittstelle die Arbeit mit Studenten erheblich erleichtert.
Publications
- CAD-Gestaltmodellierung in VR für die frühe Entwurfsphase. In: Konstruktion Bd. 72 (2020), S. 69–74
Fechter, Marius; Schleich, Benjamin; Wartzack, Sandro
(See online at https://doi.org/10.37544/0720-5953-2020-03-69) - Linking a game-engine with CAD-software to create a flexible platform for researching extended reality interfaces for the industrial design process. In: Proceedings of the 31st Symposium Design for X (DFX2020): The Design Society, 2020, S. 169–178
Harlan, Jakob; Schleich, Benjamin; Wartzack, Sandro
(See online at https://doi.org/10.35199/dfx2020.18) - A Systematic Collection of Natural Interactions for Immersive Modeling from Building Blocks. In: Proceedings of the Design Society Bd. 1 (2021), S. 283–292
Harlan, Jakob; Schleich, Benjamin; Wartzack, Sandro
(See online at https://doi.org/10.1017/pds.2021.29) - Ausarbeitungsleitfaden für Nutzerstudien zur Evaluation von XR-Interfaces in der Produktentwicklung. In: Entwerfen Entwickeln Erleben in Produktentwicklung und Design 2021, S. 189–200
Harlan, Jakob; Schleich, Benjamin; Wartzack, Sandro
(See online at https://doi.org/10.25368/2021.21)
