Workstation

Virtual-Reality-Technologien fordern Workstations

| Autor / Redakteur: Peter Beck* / Ute Drescher

Die Dell Precision Tower Workstations 5820, 7820 und 7920 verpacken leistungsfähigste Technologien in ein innovatives und flexibles Gehäuse – darunter neue Xeon Prozessoren von Intel, Radeon-Pro-Grafikkarten der nächsten Generation und die leistungsstärksten NVIDIA-Quadro-Grafikkarten.
Die Dell Precision Tower Workstations 5820, 7820 und 7920 verpacken leistungsfähigste Technologien in ein innovatives und flexibles Gehäuse – darunter neue Xeon Prozessoren von Intel, Radeon-Pro-Grafikkarten der nächsten Generation und die leistungsstärksten NVIDIA-Quadro-Grafikkarten. (Bild: Dell)

Der Einsatz von Virtual-Reality-Technologien in der Konstruktion beschleunigt den Workflow und verbessert das Verständnis. An Workstations stellen sie klare Anforderungen.

Der gesamte Warenfluss und die Abläufe in der Produktentwicklung sind ein perfektes Einsatzgebiet für Virtual Reality (virtuelle Realität, VR). Anstatt Produkte mit einem CAD-Programm nur am Bildschirm zu entwerfen, sorgt ein virtueller 360°-Raum, in den der Entwickler eintaucht, dafür, dass er das Gefühl hat, bereits mit dem fertigen Produkt zu arbeiten, bevor überhaupt ein Prototyp entsteht. Automobilhersteller beispielsweise testen ein VR-Tool, um Erfahrungen mit der virtuellen Montage von Automobilen per Gestensteuerung zu sammeln. Darüber hinaus sind Entwickler in der Lage, Designs auf eine Art und Weise zu verfeinern, die mit anderen Tools nicht möglich ist.

Die Möglichkeit, CAD-Modelle aus allen Richtungen betrachten zu können, beschleunigt den Design-Workflow, und das Eintauchen in ein Modell oder dessen Manipulation verbessert das Designverständnis. Das gilt nicht nur für neue Geschäfts- und Wohngebäude, sondern auch für die Konstruktion von Maschinen oder die Funktionsprüfung von mechanischen Bauteilen. Unterschiedliche Perspektiven innerhalb und außerhalb von Modellen zeigen die Auswirkungen von Material- und Lichtveränderungen. Dazu kommen Möglichkeiten, um physikalische Prototypen maßstabsgerecht mit Design-Iterationen, zusätzlichen Materialien, Optionen und Schaltplänen zu überlagern.

VR ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Konzepten und Designs in immersiven Umgebungen etwa bei Genehmigungs- und Entwurfsprüfungen. Sie können besonders für nichttechnische Personen nützlich sein, da diese Umgebungen es ihnen ermöglichen, realistische Darstellungen von Produkten zu sehen. Darüber hinaus können die an einem Projekt beteiligten technischen und nichttechnischen Personen Designprobleme schneller lösen, indem sie in einer gemeinsamen immersiven Umgebung arbeiten.

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Das braucht die VR-fähige Workstation

Eine VR-fähige Workstation für Konstrukteure und Ingenieure muss spezielle Anforderungen erfüllen. Das fängt mit der Grafikkarte an. Sollen komplexe Designs aus CAD-Applikationen in der Virtual Reality dargestellt werden, müssen die Daten für die räumliche Darstellung aufbereitet werden. Die dabei entstehenden Datenmengen werden komplett in den Framebuffer der Grafikkarte geladen. Ansonsten würden wiederholte Nachladevorgänge der CAD-Daten die flüssige Wiedergabe der gewünschten VR-Inhalte verzögern. Der Arbeitsspeicher der Grafikkarte sollte daher genügend Kapazität bieten, wobei ein Minimum von 8 GB nicht unterschritten werden sollte. Eine leistungsfähige Option bieten NVidia-Pascal-Grafikkarten mit HBM2-Speicher und NVLink-Technologie: Sie verfügen über genügend Leistung zur Erzeugung hochkomplexer Designs in CAE- und VR-Umgebungen.

Ebenfalls zu den Minimalanforderungen zählen ausreichend schnelle Speichermedien. Bei den Festplatten für VR-Anwendungsszenarien sind daher SSDs heute die Regel; sie sollten über eine Mindestkapazität von 512 GB verfügen. Um die entsprechende Arbeitsgeschwindigkeit sicherstellen zu können, sollten sie zudem eine Taktfrequenz von 3,7 GHz mitbringen. Aktuelle Xeon-Prozessoren von Intel unterstützen selbst anspruchsvolle Anwendungen. Die neue Architektur-Generation mit zwei Sockeln enthält dazu bis zu 28 Kerne pro Prozessor beziehungsweise 56 Kerne bei einer Konfiguration mit zwei Prozessoren.

Vorsicht vor Wärme bei mobilen Geräten

Anwendungsszenarien in der virtuellen Welt sind nicht nur auf stationäre Workstations beschränkt, sondern lassen sich auch auf mobilen Geräten nutzen. Ein Zughersteller etwa betreibt für Präsentationen bei potenziellen Kunden vor Ort einen VR-fähigen Produkt-Konfigurator. Damit können die Interessenten die Ausstattung eines Waggons frei gestalten, virtuell begehbar machen und direkt verfolgen, wie sich die unterschiedlichen Optionen auswirken. Die virtuelle Realität wird so zu einer Echtzeitanwendung, die auf Interaktion mit den Adressaten setzt.

Eine technische Herausforderung bei mobilen Workstations ist die Kühlung der Geräte, bedingt durch die beachtliche Abwärme hochleistungsfähiger Grafikkarten. Um dieses Problem zu lösen, entwickelte Dell ein spezielles Kühlsystem. Zuvor waren zwei getrennte Lüfter für die Grafikkarte beziehungsweise die CPU zuständig. Da sie jetzt miteinander verzahnt sind, können sich beide nun auf die Grafikkarte konzentrieren.

Bei der Auswahl einer passenden stationären oder mobilen Workstation sollten sich Anwender für Modelle entscheiden, die von einem Hersteller explizit als VR-fähig ausgewiesen sind. Dies ist eine Voraussetzung dafür, dass die Geräte die für eine Minimalkonfiguration erforderlichen Rechen-, Speicher- und Grafikressourcen mitbringen und diese optimal aufeinander abgestimmt sind. Dazu wurden sie entsprechenden Leistungstests unterzogen und sollten damit auch die Anforderungen von VR-Brillen-Herstellern und ISVs (Independent Software Vendor) erfüllen. (ud)

Tipp: Anwendertreff MaschinenkonstruktionVerfügbarkeit und Produktivität, Flexibilität, Adaptivität – diese Ziele erreichen Konstrukteure und Entwickler bis heute mithilfe klassischer Technologien und Methoden. Doch angesichts zunehmender Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen und Anlagen stellt sich die Frage: Welche Methoden und Tools helfen, die Time-to-market zu verkürzen und den Entwicklungskprozess effizienter zu gestalten? Der Anwendertreff Maschinenkonstruktion konkrete Lösungsansätze aufzeigen.
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* Peter Beck ist Field Product Manager Workstation & Rugged bei Dell Deutschland.

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