Echtzeit-3D in der Industrie: Konfigurator, Visualisierung und Cockpit-HMI
Zwischen dem Konstruktionsmodell und einer Anwendung, die beim Kunden läuft, liegen mehrere Schritte, die niemand überspringen kann. Diese Kette ist der eigentliche Gegenstand.
KI-generiertDieses Bild wurde mit KI erzeugt · Yves Hoppe / KI / cmt
Das erste Bild ist schnell da, die Anwendung nicht
Ein Konstruktionsmodell in eine Engine zu ziehen dauert eine Stunde, und das Ergebnis sieht auf einem Screenshot beeindruckend aus. Genau dieses Bildschirmfoto begründet dann ein Projekt, dessen Aufwand um eine Größenordnung danebenliegt. Denn ein Modell, das sich öffnen lässt, ist noch keine Anwendung: Es hat keine sinnvolle Bildrate, keine Varianten, keine Bedienung, keine Anbindung an die führenden Systeme und keinen Weg auf das Zielgerät.
Der Kern des Problems liegt in der Herkunft der Daten. Konstruktionsmodelle beschreiben exakte Flächen für die Fertigung, bestehen aus Baugruppen mit oft zehntausenden Einzelteilen und enthalten weder Texturkoordinaten noch abgestufte Detailstufen. Eine Echtzeit-Darstellung braucht das genaue Gegenteil: eine begrenzte Zahl von Dreiecken, wenige Draw Calls, aufbereitete Materialien und mehrere Detailstufen je Objekt. Der Weg dazwischen ist ein eigener Arbeitsschritt mit eigenen Werkzeugen, und er wiederholt sich bei jeder Produktänderung.
Der zweite Kern ist die Verbindlichkeit. In einem Spiel ist eine Darstellung überzeugend oder nicht. In einem Konfigurator ist sie bestellbar oder nicht, und die angezeigte Farbe muss der Musterplatte entsprechen. In einer Cockpit-Oberfläche gelten für bestimmte Anzeigen Anforderungen aus Zulassung und funktionaler Sicherheit. Diese Verbindlichkeit ist der Unterschied, der ein Industrieprojekt von einem Spielprojekt trennt, und sie steht selten im ersten Angebot.
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Die Kette vom Konstruktionsmodell bis zum Betrieb
Diese Kette steht so in keinem Projektplan, sie beschreibt aber die Reihenfolge, in der ein Industrieprojekt mit Echtzeit-3D tatsächlich abläuft. Jedes Glied ist eine eigene Entscheidung und ein eigener Aufwand.
Der Aufbau
CAD/PLM -> Datenaufbereitung -> Szene + Material -> Logik -> Zielplattform -> Betrieb - 01 Die Quelldaten und ihre Verwaltung
CAD/PLMAm Anfang stehen die Konstruktionsmodelle aus den üblichen Systemen, dazu Austauschformate wie STEP oder JT, im Bauwesen Modelle nach dem IFC-Standard und in der Anlagendokumentation Punktwolken aus dem Laserscan. Diese Daten sind für die Fertigung gebaut: exakte Flächenbeschreibungen, Baugruppen mit sehr vielen Einzelteilen, dazu Metadaten zu Werkstoffen und Stücklisten. Was sie nicht enthalten, sind Texturkoordinaten, Detailstufen und darstellungsfähige Materialien. Wichtig ist auch die organisatorische Seite: Wer gibt frei, welcher Stand gilt, und wie erfahrt ihr von einer Änderung.
- 02 Der Schritt, den fast jede Schätzung vergisst
DatenaufbereitungHier werden exakte Flächen in Dreiecksnetze überführt, die Netze werden vereinfacht, überflüssige Details wie Gewinde und Bohrungen entfernt, Detailstufen erzeugt, Texturkoordinaten angelegt und gleichartige Teile zusammengefasst, damit die Zahl der Zeichenaufrufe sinkt. Unity liefert dafür mit dem Asset Transformer ein Werkzeug mit, das nach eigenen Angaben über 70 Dateiformate einschließlich CAD, BIM und Punktwolken einliest; auf der Unreal-Seite übernimmt Datasmith diese Rolle. Der Austausch zwischen den Werkzeugen läuft zunehmend über OpenUSD, dessen Standardisierung die Alliance for OpenUSD betreibt, gegründet am 1. August 2023 von Pixar, Apple, Adobe, Autodesk und NVIDIA unter dem Dach der Joint Development Foundation der Linux Foundation.
- 03 Wo aus Geometrie ein glaubwürdiges Bild wird
Szene + MaterialMaterialien werden nach dem physikalisch basierten Modell aufgebaut, Licht wird gesetzt, Spiegelungen und Umgebung werden eingerichtet. Das ist der Teil, an dem sich entscheidet, ob eine Darstellung überzeugt, und gleichzeitig der Teil, an dem in Industrieprojekten am häufigsten gestritten wird: Der Lack im Konfigurator muss der Musterplatte entsprechen, und ohne definierte Lichtbedingungen, gemessene Materialwerte und einen kalibrierten Bildschirm für die Abnahme lässt sich diese Frage nicht klären, sondern nur wiederholen.
- 04 Was auf Knopfdruck passiert und wo die Regeln herkommen
LogikDazu gehören die Bedienung, die Kamerawege, die Auswahl von Varianten und die Rückmeldung an die Anwendenden. Entscheidend ist die Grenze: Welche Optionen sich miteinander kombinieren lassen, was eine Kombination kostet und ob sie lieferbar ist, gehört nicht in die Engine, sondern in das System, das diese Regeln ohnehin führt, also in PLM, ERP oder ein Werkzeug zur Angebotserstellung. Die Engine fragt an und stellt dar. Wer die Regeln zusätzlich in der Szene pflegt, pflegt sie zweimal und hat spätestens beim dritten Sortimentswechsel Abweichungen.
- 05 Die Entscheidung, die das gesamte Budget bestimmt
ZielplattformEin Arbeitsplatzrechner mit eigener Grafikkarte, ein Tablet im Ausstellungsraum, eine Webseite mit im Rechenzentrum gerendertem Bildstrom, eine VR-Brille oder ein eingebettetes Steuergerät im Fahrzeug sind fünf völlig verschiedene Leistungsbudgets. Sie bestimmen, wie viele Dreiecke eine Szene haben darf, wie viel Texturspeicher zur Verfügung steht, wie lange der Start dauern darf und ob eine Beleuchtung in Echtzeit berechnet oder vorher gebacken wird. Diese Wahl gehört an den Anfang, weil sie rückwirkend die Anforderungen an die Datenaufbereitung festlegt.
- 06 Was nach der ersten Auslieferung jedes Jahr anfällt
BetriebModelle müssen nachgezogen werden, wenn sich das Produkt ändert, und dieser Weg sollte automatisiert sein statt von Hand zu laufen. Beim Bildstreaming kommen die Kosten für Rechenkapazität hinzu, die mit der Nutzung schwanken. Dazu gehören die Lizenzen, die Aktualisierung auf neue Engine-Versionen und die Frage, wer die Anwendung an Kunden verteilen darf. Genau hier liegt bei Unity ein Posten, den Industrieprojekte regelmäßig übersehen: Für die kommerzielle Weitergabe der Laufzeitumgebung verlangt Unity eine gesonderte Erlaubnis und erhebt dafür eine Gebühr, die den eigenen Angaben nach in der Regel 4,0 Prozent des damit erzielten Umsatzes beträgt.
Wenn es nicht funktioniert
Das siehst du
Das Konstruktionsmodell lässt sich in der Engine öffnen, die Anwendung läuft aber mit einer einstelligen Zahl von Bildern pro Sekunde.
Warum
Die Daten sind unaufbereitet übernommen worden. Die exakten Flächen wurden fein tesselliert, jede Schraube ist ein eigenes Objekt mit eigenem Material, und daraus werden zehntausende Zeichenaufrufe pro Bild.
Was hilft
Die Aufbereitung als eigenen, wiederholbaren Ablauf aufsetzen: unsichtbare Innengeometrie und Kleinteile entfernen, Netze vereinfachen, Detailstufen erzeugen, gleichartige Teile nach Material zusammenfassen und Wiederholungen instanzieren. Erst danach über stärkere Hardware sprechen, denn die löst dieses Problem nicht.
Das siehst du
Die Farbe im Konfigurator entspricht nicht der Musterplatte, und niemand kann entscheiden, wer recht hat.
Warum
Es gibt keinen definierten Farbablauf. Materialwerte wurden nach Augenmaß eingestellt, die Beleuchtung ist von Szene zu Szene verschieden, und die Abnahme findet auf unterschiedlichen Bildschirmen statt.
Was hilft
Eine Referenzszene mit festgelegten Lichtwerten definieren, Materialdaten aus Messung statt aus Schätzung übernehmen, die Abnahme an einem kalibrierten Bildschirm durchführen und das Ergebnis schriftlich festhalten. Zusätzlich in der Anwendung darauf hinweisen, dass die Darstellung farblich abweichen kann.
Das siehst du
Die Variantenlogik weicht vom führenden System ab, sobald eine Option hinzukommt.
Warum
Die Regeln zu zulässigen Kombinationen, Preisen und Lieferbarkeit wurden in der Szene hinterlegt, statt sie aus dem System zu holen, das sie ohnehin pflegt.
Was hilft
Eine Schnittstelle zu PLM, ERP oder dem Angebotswerkzeug aufbauen und die Engine ausschließlich darstellen lassen. Dieser Umbau ist am Anfang billig und nach der zweiten Sortimentsänderung teuer, deshalb gehört er in den ersten Entwurf.
Das siehst du
Die Oberfläche läuft auf dem Entwicklungsrechner flüssig und auf dem Zielsteuergerät nicht.
Warum
Das Zielgerät hat einen Bruchteil des Speichers, einen anderen Grafiktreiber und ein Zeitbudget für den Kaltstart, das auf dem Entwicklungsrechner niemand bemerkt.
Was hilft
Von der ersten Woche an auf der Zielhardware messen und ein schriftliches Budget für Startzeit, Speicher und Bildrate festlegen. Anzeigen, für die Zulassungsanforderungen gelten, gehören in eine getrennte, abgesicherte Schicht und nicht in dieselbe Darstellung wie die gestaltete Oberfläche.
Das siehst du
Kurz vor dem Rollout tauchen Lizenzkosten auf, die in keiner Kalkulation standen.
Warum
Für Anwendungen außerhalb der Spielebranche gelten eigene Regeln, und sie greifen an Unternehmenskennzahlen, nicht am Projektumfang. Dazu kommt, dass die Weitergabe der Anwendung an Kunden ein eigener Tatbestand ist.
Was hilft
Vor Projektbeginn prüfen: Bei Unity gelten die Industry-Bedingungen für Anwendungen außerhalb von Spielen und Unterhaltung ab einer Million US-Dollar Gesamtfinanzen, samt der Gebühr für die kommerzielle Verteilung der Laufzeitumgebung. Bei Epic gilt für Nicht-Spiele-Branchen seit dem Frühjahr 2024 ein Abonnement von 1.850 US-Dollar je Arbeitsplatz und Jahr ab einer Million US-Dollar Jahresumsatz.
Fünf Entscheidungen vor dem ersten Sprint
- 01 Woher kommen die Modelle, und wer liefert sie bei jeder Änderung nach?
- 02 Auf welchem Gerät läuft die Anwendung am Ende, und mit welchem Leistungsbudget?
- 03 Welches System führt die Varianten- und Preisregeln, und wie kommt die Engine daran?
- 04 Wie verbindlich muss die Darstellung sein, und wer nimmt sie ab?
- 05 Wer betreibt und aktualisiert das Ganze nach der ersten Auslieferung?
Was danach planbar statt geschätzt ist
Wenn die Kette vom Konstruktionsmodell bis zum Betrieb einmal durchdacht ist, lässt sich jedes Glied einzeln bewerten, besetzen und beauftragen. Das ist der Unterschied zwischen einem Vorhaben mit Kostenrahmen und einem Vorhaben, das nach dem Prototypen stehen bleibt.
Die Datenaufbereitung als eigenen Arbeitsschritt anerkennen
Du weißt, was zwischen einem Konstruktionsmodell und einer echtzeitfähigen Szene passieren muss, welche Werkzeuge das leisten und warum dieser Schritt bei jeder Produktänderung erneut anfällt.
Die Zielplattform vor allem anderen festlegen
Ob die Anwendung auf einem Arbeitsplatzrechner, im Browser über ein Bildstreaming, auf einem Tablet, in einer Brille oder auf einem eingebetteten Steuergerät läuft, entscheidet über das gesamte Budget an Dreiecken, Texturspeicher und Startzeit.
Regeln und Darstellung trennen
Du erkennst, welche Teile in die Engine gehören und welche in ein führendes System dahinter, und vermeidest damit den häufigsten Fehler in Konfiguratorprojekten.
Die beteiligten Rollen benennen
Konstruktion, technische Visualisierung, Softwareentwicklung, Bedienkonzept und IT-Betrieb arbeiten hier an einer Kette. Du weißt, wer wofür Wissen aufbauen muss.
Die Lizenzlage früh klären
Außerhalb der Spielebranche gelten bei beiden großen Engines eigene Regeln, die an Unternehmensumsatz, Arbeitsplätzen und an der Weitergabe an Kunden hängen. Diese Prüfung gehört an den Anfang.
Den Betrieb über Jahre einplanen
Ein Konfigurator ist kein Projekt mit Abschluss, sondern ein Produkt mit Pflege. Du kannst benennen, welche wiederkehrenden Aufwände damit verbunden sind.
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Wofür Industrie und Automobilbranche die Engine tatsächlich einsetzen
Am weitesten fortgeschritten ist der Einsatz im Fahrzeug-Cockpit. Epic hat im Oktober 2025 Bilanz über fünf Jahre gezogen: Über 35 Fahrzeugmodelle sind mit einer auf Unreal Engine gebauten Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgeliefert worden, unter anderem von Ford, GM, Rivian, Geely, Lotus, Lincoln und Volvo, und die Engine läuft nach diesen Angaben in mehr als zwei Millionen Fahrzeugen auf der Straße. Den Anfang machte 2020 der GMC Hummer EV als Machbarkeitsnachweis, das erste Serienfahrzeug mit einem so gebauten Cockpit war 2021 der Rivian R1T.
Der zweite große Einsatzbereich sind Produktkonfiguratoren. Der Reiz liegt darin, dass ein Vertriebsgespräch nicht mehr an einem Katalog stattfindet, sondern an einem Modell, das sofort zeigt, wie eine Kombination aussieht. Der dritte ist die Visualisierung von Gebäuden, Anlagen und Innenräumen, wo aus denselben Modellen, die ohnehin für die Planung entstehen, begehbare Darstellungen für Abstimmung und Abnahme werden. Dazu kommen Schulungs- und Trainingsanwendungen sowie die Filmproduktion mit gerenderten Hintergründen auf großen Bildwänden.
Was diese Fälle verbindet, ist der wirtschaftliche Hebel: Nicht das schönere Bild, sondern die kürzere Schleife. Bei Ford hat der Aufbau eines Ablaufs, in dem Design direkt in der Engine arbeitet und auf der Zielhardware testet, nach Angaben von Epic Monate an Abstimmungsschleifen eingespart und die Grundlage dafür geschaffen, dasselbe Vorgehen auf weitere Modellreihen auszuweiten. Diese Verkürzung ist das Argument, mit dem sich solche Projekte rechnen lassen, und nicht die Darstellungsqualität allein.
Der Unterschied zwischen einem Spiel und einem Industrieprojekt
Der erste Unterschied ist die Herkunft der Daten, und er wurde oben bereits beschrieben. Der zweite ist die Verbindlichkeit. In einem Spiel ist eine Darstellung überzeugend oder nicht, und niemand kann daraus einen Anspruch ableiten. In einem Konfigurator führt eine falsch angezeigte Kombination zu einer Bestellung, die nicht lieferbar ist, und eine abweichende Farbe zu einer Reklamation. Diese Verantwortung muss jemand tragen, und deshalb braucht ein Industrieprojekt eine Abnahme, die Kriterien hat, statt eines Termins, an dem alle zufrieden nicken.
Der dritte Unterschied ist die Lebensdauer. Ein Spiel erscheint, wird gepflegt und läuft aus. Ein Konfigurator lebt so lange wie das Produktprogramm, eine Cockpit-Oberfläche so lange wie das Fahrzeug, also gerne zehn Jahre und mehr. Daraus folgt eine unangenehme Frage, die früh geklärt gehört: Wer kann diese Anwendung in fünf Jahren noch bauen, mit welcher Engine-Version, und was passiert, wenn die dann nicht mehr unterstützt wird.
Der vierte Unterschied betrifft die Schnittstellen. Ein Spiel ist in sich geschlossen. Eine Industrieanwendung hängt an PLM, ERP, Produktdatenverwaltung, Anmeldung über das Unternehmensverzeichnis, Auswertung und im Fahrzeugfall an Bussystemen und Diagnose. Diese Schnittstellen sind selten in der Engine zu Hause, und der Aufwand dafür ist regelmäßig größer als der für die Darstellung selbst.
Welche Rollen dafür Wissen aufbauen müssen
Die Konstruktion liefert die Daten und muss verstehen, was eine echtzeitfähige Darstellung braucht. Wer beim Modellieren daran denkt, welche Teile später sichtbar sind, wie Baugruppen benannt und strukturiert werden und welche Varianten getrennt bleiben müssen, spart der Aufbereitung erhebliche Arbeit. Das ist kein Zusatzauftrag, sondern eine Erweiterung dessen, was ohnehin dokumentiert wird.
Die technische Visualisierung ist die zentrale Rolle in der Kette. Sie führt die Aufbereitung durch, baut Materialien und Beleuchtung auf und verantwortet das Leistungsbudget. Diese Rolle wird in vielen Unternehmen aus der Produktfotografie oder aus dem Bereich Rendering für Marketingmaterial heraus besetzt, und der Sprung von einem Bild, das über Nacht berechnet wird, zu einer Szene, die sechzigmal in der Sekunde neu entsteht, ist der eigentliche Lerninhalt.
Dazu kommen drei weitere Rollen. Die Softwareentwicklung baut die Anbindung an die führenden Systeme und die Anwendungslogik, in Unreal typischerweise in C++ mit Blueprints daneben. Das Bedienkonzept verantwortet, dass die Anwendung benutzbar ist und nicht nur schön, was gerade im Fahrzeug eigenen Regeln folgt. Und der IT-Betrieb kümmert sich um Verteilung, Aktualisierung und, wenn im Rechenzentrum gerendert wird, um die Skalierung der Instanzen. Wer eine dieser Rollen nicht besetzt, verteilt ihre Aufgaben unbemerkt auf die anderen.
Was das Ganze über die Jahre kostet
Der erste Posten sind die Lizenzen, und für sie gelten außerhalb der Spielebranche eigene Regeln. Bei Unity ist die Industry-Fassung erforderlich, sobald ihr Anwendungen außerhalb von Spielen und Unterhaltung entwickelt und eure Gesamtfinanzen im zurückliegenden Zwölfmonatszeitraum eine Million US-Dollar übersteigen; für die kommerzielle Weitergabe der Laufzeitumgebung an Dritte kommt eine gesonderte Gebühr hinzu, die Unity mit in der Regel 4,0 Prozent des damit erzielten Umsatzes beziffert. Bei Epic gilt für Branchen außerhalb der Spieleentwicklung seit dem Frühjahr 2024 ein Abonnement von 1.850 US-Dollar je Arbeitsplatz und Jahr, verpflichtend ab einer Million US-Dollar Jahresumsatz.
Der zweite Posten ist die Aufbereitung bei jeder Produktänderung. Wenn ein Sortiment jährlich wechselt, fällt dieser Aufwand jährlich an, und er ist der Grund, warum sich der Aufbau eines automatisierten Ablaufs schon im zweiten Jahr rechnet. Ein Konfigurator, dessen Modelle von Hand nachgepflegt werden, ist nach drei Jahren entweder veraltet oder teuer.
Der dritte Posten hängt an der Zielplattform. Wird im Rechenzentrum gerendert und der Bildstrom an den Browser geschickt, zahlt ihr Rechenkapazität nach Nutzung, und eine erfolgreiche Kampagne wird damit unmittelbar zu einer Rechnung. Läuft die Anwendung lokal, entfällt dieser Posten, dafür kommen Verteilung und Aktualisierung auf den Geräten hinzu. Beide Wege sind vertretbar, aber sie müssen vor dem ersten Sprint gewählt werden, weil sie die technische Auslegung bestimmen.
Woran ihr vor dem ersten Sprint entscheidet
Legt zuerst die Zielplattform fest, dann das Leistungsbudget, dann die Datenquelle. In dieser Reihenfolge, denn jede spätere Entscheidung schränkt die vorherige ein und nicht umgekehrt. Wer mit der Engine anfängt, hat die eigentliche Auslegung übersprungen und wird sie später nachholen, dann aber mit vorhandenem Code im Weg.
Klärt danach, wer die Regeln führt. Ein Satz genügt: Die Engine stellt dar, das führende System entscheidet. Wenn dieser Satz im Entwurf steht und die Schnittstelle dafür beschrieben ist, sind die häufigsten und teuersten Fehlentwicklungen in Konfiguratorprojekten schon ausgeschlossen. Wenn er fehlt, wandert die Variantenlogik in die Szene, und niemand merkt es, bis das Sortiment sich ändert.
Und baut einen kleinen, echten Ausschnitt, bevor das große Projekt beauftragt wird: ein Produkt, drei Varianten, die tatsächliche Zielhardware, die vorhandene Datenquelle. Zwei bis drei Wochen mit einem solchen Ausschnitt beantworten mehr Fragen als jede Vorstudie, und sie zeigen vor allem, an welcher Stelle der Kette euer Unternehmen tatsächlich Wissen aufbauen muss.
Dazu passende Kurse
Wer die Kette nicht theoretisch, sondern an einem eigenen Modell durchlaufen will, findet dafür die Unreal-Kurse für Konfigurator, HMI und Architekturvisualisierung .
Weil ein großer Teil des Aufwands schon in der Konstruktion entschieden wird, lohnt sich parallel ein Blick auf die CAD- und Grafikkurse für die Seite vor der Aufbereitung .
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