Rakennustietomallien tarkastelu VR-ympäristössä
Laiva- ja rakennusteollisuus hyödyntää nykyään laajasti tietokoneavusteista 3D-mallinnusta suunnitteluun ja datan järjestelyyn. Kolmiulotteisten CAD- ja BIM-datamallien käyttö mahdollistaa tarkan suunnittelun, piirustusten visualisoinnin sekä erilaisten simulaatioiden tekemisen. 3D-piirustusten ymmärtäminen tavalliselta tietokonenäytöltä voi kuitenkin olla haastavaa, erityisesti silloin kun kokonaisuudet ovat monimutkaisia. Mallien tarkastelu immersiivisessä virtuaalimaailmassa voisi mahdollisesti helpottaa kokonaisuuksien hahmottamista.
VR-tarkastelun haasteena on kuitenkin, että suunnittelumalleja tuotetaan monissa eri CAD-ohjelmissa. Yritykset ja alihankkijat käyttävät usein erilaisia työkaluja ja tiedostoja, jotka eivät ole suoraan yhteensopivia keskenään. Mallien kokoaminen yhteen näkymään vaatii niiden muuntamista ja käsittelyä, mikä voi olla työlästä.
VR kestävän kehityksen työkaluna
Opinnäytetyössäni 3D CAD- ja BIM-mallien tarkastelu VR-ympäristössä pyrin kartoittamaan, millaisia resursseja ja teknologioita tarvitaan CAD-VR-työtavan ja sovelluksen kehittämiseen ja käyttämiseen. Tavoitteena oli tuottaa VR-sovelluksen prototyyppi, jolla voisi tarkastella eri lähteistä tuotuja 3D-CAD-malleja interaktiivisessa virtuaaliympäristössä. Opinnäytetyö on tehty toimeksiantona Turun Ammattikorkeakoulun S4M – Sustainable Material Management Maturity Model -tutkimusprojektiin, joka pyrkii edistämään telakkateollisuuden siirtymää kohti nettonollapäästöjä. Virtuaalisella tarkastelulla voitaisiinkin havaita mm. mitta-, materiaali- ja suunnitteluvirheitä ennen materiaalien tuotantoon tai niiden asennukseen siirtymistä. Tämä voisi vähentää sekä materiaalihukkaa että työaikaa, parantaa teollisuuden läpinäkyvyyttä ja edistää alan kestävää kehitystä.
Työtapa ja prototyyppi
CAD-tiedostojen muuntamiseen hyödynnettiin avoimen lähdekoodin Blender-ohjelmistoa. Ohjelmistoa ja sen lisäosia hyödyntämällä löydettiin tekniikoita, joilla mm. STEP-, IFC- ja DXF-tiedostoja voi muuntaa kevyempään glTF-muotoon. Monet mallit voidaan viedä haluttuun muotoon puoliautomaattisesti, toiset vaativat mm. geometrian ja pintojen materiaalien manuaalista optimointia.
VR-sovelluksen prototyyppi toteutettiin Unity-pelimoottorilla käyttäen OpenXR-teknologiaa, jolla valmista sovellusta voidaan käyttää monilla yleisimmillä VR-laitteilla, mm. Meta Quest -sarjan VR-laseilla. Sovellusta käytetään tietokoneella, johon VR-laite on yhdistetty johdolla tai langattomasti. Sillä voidaan avata yhtä aikaa useita esikäsiteltyjä glTF-malleja päällekkäin ja tarkastella niitä realistisen kokoisessa 3D-ympäristössä. Tuotuja malleja voidaan kytkeä näkyviin ja pois näkyvistä, merkata epäkohtia sisäänrakennetuilla mitta- ja merkkaustyökaluilla, ja tallentaa löydetyt virheet kuvankaappauksella. Virtuaalilasien näkymä peilataan myös tietokoneen näytölle reaaliajassa, joten tarkastelua voidaan tehdä yhteistyössä mm. Teamsin välityksellä.
Testaus osoitti kehityskohteita
Testasimme prototyyppiä yhteistyössä alan ammattilaisten kanssa. Testit osoittivat, että virtuaalinen tarkastelu auttaa hahmottamaan mittasuhteita ja yksityiskohtien muotoa ja sijaintia. Erityisesti toisiinsa kytkeytyvien rakenteiden, kuten laivan rungon ja teknisten järjestelmien, tarkastelu koettiin hyödylliseksi. Samalla tunnistettiin kuitenkin useita kehityskohteita. Käyttäjät toivoivat esimerkiksi:
- tarkempia mittatyökaluja
- mallien läpinäkyvyyden säädettävyyttä
- mahdollisuutta tarkastella alkuperäisten CAD-mallien sisältämää tuotedataa, kuten komponenttien ominaisuuksia.
Sovelluksen visuaalisen laadun ja valaistuksen jatkokehittäminen puolestaan mahdollistaisi mallien käytön mm. markkinoinnin ja arkkitehtuurisen suunnittelun osa-alueilla.
Johtopäätöksenä voidaan todeta, että virtuaalitodellisuus voi toimia tehokkaana apuvälineenä suunnitteluprosessissa. Erityisesti avoimiin standardeihin perustuvat tiedostomuodot ja työkalut näyttävät mahdollistavan joustavan yhteistyön eri toimijoiden välillä. Virtuaalinen tarkastelu voi tulevaisuudessa olla luonteva osa laiva- ja rakennusteollisuuden suunnitteluprosesseja. Se tarjoaa keinon tarkastella monimutkaisia kokonaisuuksia ihmisen kannalta intuitiivisessa mittakaavassa, kirjaimellisesti astumalla piirustusten sisään.
Lähteet
Pöyry, M. 2026. 3D CAD- ja BIM-mallien tarkastelu VR-ympäristössä. Turun AMK:n opinnäytetyö. https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2026060522742
Artikkeli on osa Turun AMK:n Knowledge Management for Human Performance (KM4HP) -tutkimusryhmän julkaisuja.