XR-Pionierarbeit

Transition Technologies PSC (TT PSC) hat im Rahmen eines F&E-Projekts mit Hellma Materials GmbH, einem führenden Hersteller von hochwertigen synthetischen Kristallen für Mikrolithographie, Optik, Lasertechnik und Strahlungsdetektion zusammengearbeitet. Das mittelständische Unternehmen hat Produktionsstandorte in Deutschland, Schweden und in den USA und beliefert von dort High-Tech-Kunden weltweit.

Das F&E-Projekt ist im Geschäftsbereich Szintillationsmaterialien angesiedelt, wo Kristalle für den Nachweis von radioaktiver Strahlung hergestellt werden. Durch Vorwärtsintegration in der Wertschöpfungskette will sich Hellma Materials zum Systemanbieter für Geräte zur Strahlungsdetektion weiterentwickeln. Mit dem Fokus auf High-End-Produkte werden bildgebende Strahlungsmessgeräte, sogenannte Gammakameras, entwickelt.

Das Projekt adressiert den Rückbaumarkt für Kernkraftwerke, d,h. Kraftwerke, die stillgelegt wurden und zurückgebaut werden müssen. Die Gammakameras unterstützen gesetzlich vorgeschriebene Arbeiten im Zuge des Rückbaus. Begleitend zu den Dekontaminationsmaßnahmen werden Messungen zur radiologischen Charakterisierung durchgeführt, die sehr personal- und zeitintensiv sind. In einem KKW müssen typischerweise bis zu 800 Tausend Quadratmeter Gebäudefläche händisch vermessen werden. Jede einzelne Stelle muss dabei auf Restkontamination überprüft werden. Diese Arbeiten werden durch die Gammakamera von Hellma Materials sehr viel effizienter. Radioaktive Emissionsstellen können so zuverlässig, schnell und effizient lokalisiert werden.

Aufgrund von radioaktiver Strahlung ist die Realität in den Kernkraftwerken eine Extended Reality. Für Kernkraftwerke gilt:

• dass sie auch nach ihrer Stilllegung unter atomrechtlicher Aufsicht stehen,
• durch ein aufwändiges Verfahren freigegeben werden müssen,
• Arbeitsabläufe einem speziellen Regelwerk unterliegen.

Transition Technologies PSC entwickelte für Hellma Materials eine Augmented-Reality-basierte Visualisierungslösung, die Strahlungsquellen visualisiert und als digitale Inhalte über kerntechnische Gebäude legt. Radioaktivität wurde sichtbar gemacht. Als Proof-of-Concept Demonstration zeigte die Lösung das große Potenzial von AR-Technologien für den Einsatz in kerntechnischen Anlagen auf.

Geschäftliche Herausforderung

Die Daten, welche die Gammakamera liefert, sind Rohdaten, die nicht ohne Weiteres interpretierbar sind. Es handelt sich um Richtungsangaben über radioaktive Objekte ähnlich wie bei einem Radarbild. Es fehlte der direkte räumliche Bezug zur Umgebung. Die größte Herausforderung bestand darin, die Daten der Gammakamera sichtbar zu machen, um:

• den radiologischen Zustand von Kernkraftwerken anzuzeigen,
• Rückbaumaßnahmen effizient zu planen,
• einzelne Rückbauschritte zu lenken und zu optimieren,
• den Erfolg von Dekontaminationsmaßnahmen zeitnah zu überprüfen,
• die Strahlenexposition der Mitarbeitenden zu reduzieren,
• die Messergebnisse und Kontaminationsorte für interne und externe Anforderungen (z. B. Compliance, Regelwerk) effizient und präzise zu dokumentieren.

Die Lösung: XR-basierte Unterstützung mit AR

Damit die Gammakamera einen direkten Zugang zur unsichtbaren Realität von radioaktiver Strahlung erschließen konnte, war noch ein zusätzlicher Schritt notwendig – die XR-Lösung auf Basis von Augmented Reality. Sie umfasste die folgenden Kernfunktionen:

• AR-gestützte Visualisierung von radioaktiven Strahlen und Emissionsorten im realen Raum.
• Digitale Wissensdatenbank: Nutzerrelevante Informationen wurden auf Abruf sichtbar gemacht, über die realen Gebäude gelegt und systematisch dokumentiert.
• Integration in das Arbeitsumfeld: Die Lösung wurde passgenau an das Arbeitsumfeld im Kontrollbereich kerntechnischer Anlagen angepasst.

Die Leistungen von Transition Technologies PSC im Projekt umfassten:

• Datenintegration: Messwerte zu den Richtungen einfallender Strahlung wurden aus der Gammakamera und einer bestehenden Gerätesoftware übernommen.
• AR-Modellierung: Die Gammastrahlen wurden in ein digitales Modell übertragen und extrapoliert, um die Schnittstellen der Strahlen mit dem Modell zu berechnen. Die Schnittstellen, welche mögliche radioaktive Emissionspunkte repräsentieren, wurden mit visuellen Markierungen versehen.
• AR-Visualisierung in Echtzeit: Nutzer konnten mithilfe eines iPads Emissionsstellen direkt in ihrer Umgebung sehen – mit Farbmarkierungen für die Intensität der Strahlung.
• Benutzerfreundliche AR-Oberflächen: Intuitive Interaktionen ermöglichten es, Detailinformationen zu den Emissionen (z. B. Aktivität, Entfernung, Radionuklide) unmittelbar abzurufen.
• Dokumentation & Reporting: Ergebnisse konnten erfasst, gespeichert und in digitale Messberichte integriert werden.

Wichtigste Ergebnisse und Vorteile für Hellma Materials

Die Einführung der XR-Lösung führte zu klar messbaren Verbesserungen:

• Wertschöpfung aus Daten: Rohinformationen der Gammakamera wurden in umsetzbare Erkenntnisse umgewandelt.
• Verbesserte Bedienfreundlichkeit für Nutzer der Gammakamera.
• Zeit- und Kostenersparnis durch schnellere, effizientere Messungen.

Vorteile für Hellma Materials

Mit der Unterstützung von Transition Technologies PSC konnte Hellma Materials seine digitale Transformation von Produkten entscheidend vorantreiben. Die XR-Lösung sorgt für:

• Mehrwert für das Produkt: durch Integration digitaler Technologien in die Gammakamera wurden der Wert, die Funktionalität und die Kundenerfahrung entscheidend verbessert.
• Stärkung der Innovationsposition von Hellma Materials als Vorreiter in der nuklearen Messtechnik.

Zitat vom Kunden:

• „TT PSC hat uns maßgeblich bei der F&E-Produktentwicklung für unsere Gammakamera geholfen. Das XR-Team hat mit großer Professionalität eine maßgeschneiderte Lösung für eine recht wissenschaftliche Aufgabe ausgearbeitet. Unsere Vision für das Produkt wurde verwirklicht, ohne dass viele Worte nötig waren. Sehr zu empfehlen ist der X-Reality Workshop!“

  Sibylle Petrak
  F&E-Projektleiterin bei Hellma Materials