L. Fuszenecker, M. Fuchs, J. Biedermann, B. Nagel

Die Luftfahrtindustrie steht vor einem Wandel, der das Potenzial birgt, das Verkehrsflugzeug nachhaltig zu verändern. Alternative Antriebstechnologien, die zur Erreichung der Klimaziele notwendig sind, sowie veränderte Passagiererwartungen in Bezug auf Nachhaltigkeit und Komfort treiben diese Entwicklung voran. Darüber hinaus erfordern disruptive Konzepte und neue Technologien für die Kabine innovative Methoden und Lösungen, um Effizienzsteigerungen im Entwurfsprozess zu erzielen und den Flugverkehr zukunftsfähig zu gestalten. Eine zentrale Herausforderung ist der Ausbau der Digitalisierung des Kabinensystementwurfs im Sinne des Digitalen-Fadens. Dafür müssen neue Methodiken und Modelle entwickelt werden, die eine end-to-end Vernetzung ermöglichen. Dadurch sollen frühzeitig Subsysteme und Komponenten in den Flugzeugentwurf eingebunden werden. Eine weitere Herausforderung liegt in der Interoperabilität, um Ergebnisse aus verschiedenen Fachbereichen zu verknüpfen und ganzheitliche Bewertungen neuer Technologien oder Konfigurationen zu ermöglichen. Die virtuelle Realität (VR) wird dabei als unterstützende Entwicklungsplattform eingesetzt. Mit Hilfe von VR ist es möglich, Wechselwirkungen und Synergien zwischen Systemkomponenten zu identifizieren und Konzepte frühzeitig zu bewerten. Durch immersive Analysen und das Vernetzen von Experten kann die Entwicklung beschleunigt werden. VR kann dabei weit über die geometrische Systemauslegung hinausgehen. Sie bietet das Potenzial, Simulationsergebnisse aus Analysen direkt mit der geometrischen Systemdarstellung zu verknüpfen. Die gewonnenen Erkenntnisse können so auch fachfremden Experten durch die immersive Visualisierung leicht zugänglich gemacht werden. Zudem eröffnet sich die Möglichkeit, in einem frühen Entwicklungsstadium Probandenstudien in VR durchzuführen. Die Integration von VR bringt jedoch Herausforderungen mit sich, da große Datenmengen und komplexe 3D-Modelle nicht direkt nutzbar sind. Deshalb sind optimierte 3D Modelle, eine Reduktion der Modellgröße und automatisierte reproduzierbare Übertragungsverfahren zwischen den einzelnen Tools in der Prozesskette erforderlich, um eine effiziente Visualisierung zu ermöglichen. In dieser Arbeit wird eine Methodik entwickelt, die auf der einen Seite die parametrische und modulare Auslegung von Kabinensystemen weiterentwickelt und auf der anderen Seite mit einer Visualisierung in VR über die Unreal Engine verbindet. Der Ansatz erweitert dabei bestehende automatisierte Auslegungsprozesse für Kabinensysteme am DLR. Anschließend wird eine Schnittstelle zur Unreal Engine geschaffen, die im letzten Schritt des Workflows eine Visualisierung und Interaktion der Kabine mit ihren Systemen in VR ermöglicht. So wird generiertes Wissen immersiv nutzbar gemacht und für Experten sowie Probandenstudien bereitgestellt. Ein zentraler Aspekt dieser Arbeit ist die entwickelte Schnittstelle sowie die optimierte 3D-Modellgröße, die die Interoperabilität zwischen verschiedenen Disziplinen sicherstellt, den Datenaustausch vereinfacht und die generierten Modelle effizient handhabbar gestaltet. Die Reduktion der 3D-Modellgröße ist dabei entscheidend, da große Datenmengen für VR-Anwendungen nachteilig sein können und eine optimierte Modellbasis für die Visualisierung von Vorteil ist. Durch eine Reduzierung der Datengröße besteht die Möglichkeit, die Fidelität der 3D-Objekte für die VR-Anwendung zu erhöhen, was einen Einfluss auf die Realitätsnähe sowie die Immersion der VR-Darstellung hat. Die beschriebene Methodik wird am Anwendungsfall eines disruptiven Kabinenkonzept demonstriert.

The aviation industry is facing a transformation with the potential to fundamentally change commercial aircraft. Alternative propulsion technologies, essential for achieving climate goals, and evolving passenger expectations regarding sustainability and comfort are driving this development. Furthermore, disruptive concepts and new cabin technologies demand innovative methods and solutions to improve efficiency in the design process and ensure the future viability of air travel. A key challenge is expanding the digitalization of cabin system design in line with the concept of a "digital thread." This requires developing new methodologies and models that enable end-to-end networking. This will allow subsystems and components to be integrated into the aircraft design at an early stage. Another challenge lies in interoperability, which is essential for linking results from different disciplines and enabling holistic evaluations of new technologies or configurations. Virtual reality (VR) is used as a supporting development platform in this context. VR makes it possible to identify interactions and synergies between system components and to evaluate concepts early on. Immersive analyses and the networking of experts can accelerate development. VR can extend far beyond geometric system design. It offers the potential to directly link simulation results from analyses with the geometric system representation. The insights gained can thus be easily made accessible to experts from other fields through immersive visualization. Furthermore, it opens up the possibility of conducting user studies in VR at an early stage of development. However, the integration of VR presents challenges, as large datasets and complex 3D models cannot be used directly. Therefore, optimized 3D models, a reduction in model size, and automated, reproducible transfer methods between the individual tools in the process chain are necessary to enable efficient visualization. This work develops a methodology that, on the one hand, further develops the parametric and modular design of cabin systems and, on the other hand, combines this with VR visualization via the Unreal Engine. The approach extends existing automated design processes for cabin systems at the German Aerospace Center (DLR). Subsequently, an interface to the Unreal Engine is created, which, in the final step of the workflow, enables visualization and interaction of the cabin and its systems in VR. In this way, the generated knowledge is made immersively usable and available for expert and subject studies. A key aspect of this work is the developed interface and the optimized 3D model size, which ensures interoperability between different disciplines, simplifies data exchange, and makes the generated models efficiently manageable. Reducing the 3D model size is crucial, as large datasets can be detrimental to VR applications, and an optimized model base is advantageous for visualization. Reducing the data size also increases the fidelity of the 3D objects for VR applications, which impacts the realism and immersion of the VR presentation. The described methodology is demonstrated using the application of a disruptive cabin concept.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2025, Augsburg

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2026

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 11 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2602061230540.703401052107

10.25967/650264

Flugzeugkabine, Systemauslegung

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Fuszenecker, L.; Fuchs, M.; et al. (2026): Virtuelle Realität im Kabinensystementwurf: Entwicklung einer Methodik zur Integration, Optimierung und Vernetzung von Kabinenmodellen für die Darstellung in Unreal Engine. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/650264. urn:nbn:de:101:1-2602061230540.703401052107.

06.02.2026