Wie ein KMU aus Hittnau eine Weltneuheit entwickelt hat
Brunner Elektronik AG
Simulationstechnik ist das Spezialgebiet der Brunner Elektronik AG in Hittnau. Jetzt präsentiert das Hightech-KMU einen Meilenstein: den weltweit ersten Mixed-Reality-Flugsimulator.
Schauplatz ist ein unscheinbares, schlichtes Industriegebäude in Hittnau: 30 Menschen arbeiten hier für die Brunner Elektronik AG. Es sind Elektroingenieure, Softwareentwickler, Industriedesigner, Elektroniker oder Mechatroniker. Das kleine Industrieunternehmen existiert seit 1968; es hat sich auf die Entwicklung und Produktion von kundenspezifischen Hightech-Geräten spezialisiert und beliefert Maschinenbauer mit Antriebs- und Steuerungstechnik.
Seit gut 15 Jahren hat die Brunner Elektronik AG mit der Aviatik ein weiteres Geschäftsfeld erschlossen. In diesem Segment entwickelt und produziert sie sogenannte Control Loading Systems (CLS). Eine Übersetzung auf Deutsch ist nicht einfach: «Kraftregelungssystem» hilft dem Laien kaum weiter. CLS sind Komponenten, die in Simulatoren und Trainingsgeräten eingesetzt werden und der Pilotin oder dem Piloten ein realistisches Verhalten der Bedienelemente, beispielsweise des Steuerknüppels, vermitteln.
Technik für Simulatoren – Kunden aus der ganzen Welt
Elektromotoren erzeugen dabei an Joysticks, Hebeln und Pedalen den Widerstand, den man beim Steuern eines echten Flugzeugs ebenfalls spürt. Hersteller aus der ganzen Welt zählen zu den Kunden und beziehen in Hittnau die Joysticks oder Schubregler für ihre Simulatoren. «Sie sind unser wichtigstes Geschäftsfeld», sagt CEO Roger Klingler. Der Elektroingenieur leitet das Familienunternehmen seit 2015.
CLS und die Industrieprodukte sind das Fundament und die Gegenwart der Brunner Elektronik AG, die Zukunft aber steht etwa 30 Kilometer von Hittnau entfernt in Opfikon, unweit des Flughafens, und trägt den leicht sperrigen Namen Novasim MR DA42.
Es ist nichts weniger als eine Weltneuheit. In Zusammenarbeit mit der Lufthansa Aviation Training Switzerland AG hat das Team von Brunner Elektronik einen Flugsimulator entwickelt, dessen innovative Technologie zahlreiche Probleme für Piloten und Instruktoren löst: So erlaubt der Novasim in sogenannten Procedure Trainings (Ablauftrainings) das Echtzeit-Tracking durch den Instruktor, der Flug kann aufgenommen und anschliessend analysiert werden. «Das sind alles Dinge, die bislang entweder nicht möglich oder dann sehr kostenintensiv waren», sagt Klingler.
Erster vom Bazl qualifizierter MR-Flugsimulator
Was das Gerät so einzigartig macht: Der Novasim MR DA42 ist der weltweit erste und bislang einzige für die Pilotenausbildung qualifizierte Mixed-Reality-Flugsimulator. Zugelassen wurde er vom Bundesamt für Zivilluftfahrt (Bazl) nach Richtlinien der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA) als Flight and Navigation Procedures Trainer (FNPT II). Mit der Abkürzung FNPT II sind definitionsgemäss Trainingsgeräte für mehrmotorige Flugzeuge gemeint.
Grundsätzlich werden bei Flugsimulatoren drei Arten der Darstellung unterschieden:
1. Projektorbasierte Simulatoren
Projektorbasierte Simulatoren nutzen mehrere Beamer, um ein grosses, gebogenes Sichtfeld auf Leinwände zu projizieren. Sie bieten ein realistisches Cockpit-Erlebnis mit physischer Umgebung und werden oft in professionellen Trainingszentren eingesetzt. Beispiele sind die grossen Full-Flight-Simulatoren, mit denen Piloten von Passagiermaschinen trainieren. Das Cockpit eines Airbus- oder Boeing-Jets ist hier eins zu eins nachgebaut. Eine Stunde im Simulator gilt für den Piloten oder die Pilotin als eine Flugstunde.
2. Virtual-Reality-Simulatoren
Bei VR-Simulatoren trägt der Nutzer eine Virtual-Reality-Brille, die eine vollständig virtuelle 3D-Umgebung darstellt. Solche Simulatoren sind kostengünstiger, da sie keine physische Cockpit-Struktur erfordern, und werden oft in der zivilen Flugsimulatoren-Community genutzt. Dazu gehört beispielsweise der Simulator des Airbus-Helikopters H 125 von Loft Dynamics in Dübendorf. Dieser wurde 2023 als erster Simulator mit Virtual Reality (VR) von der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA) zertifiziert.
3. Mixed-Reality-Simulatoren
MR-Simulatoren kombinieren reale Elemente (zum Beispiel echte Cockpit-Bauteile) mit virtueller Umgebung. Sie bestehen in der Regel aus einem physischen Cockpit und einem projektor- oder monitorbasierten visuellen System. Mit einem Kopfmonitor (Head Mounted Display/HMD) und MR-Technologie tauchen die Piloten in eine virtuelle Umgebung ein, während sie gleichzeitig mit dem physischen Cockpit interagieren. So wird eine immersive Umgebung geschaffen, in der reale Cockpit-Komponenten nahtlos mit computergenerierten Bildern interagieren.
(sco)
Die Ingenieure aus Hittnau haben den Novasim-Simulator für ein zweimotoriges Flugzeug entwickelt: Das Modell DA42 des österreichischen Herstellers Diamond ist ein bei Flugschulen sehr beliebtes Trainings- und Ausbildungsflugzeug, so auch bei der Lufthansa Aviation Training Switzerland AG.
Die Darstellung in Mixed Reality (MR) ermöglicht die Überlagerung der realen Welt mit digitalen Elementen, auf diese Weise können reale und virtuelle Objekte miteinander interagieren. Um ein Beispiel zu machen: Greift der Pilot im Simulator nach einem (real existierenden) Hebel, sieht er seine eigenen Hände, nicht die eines Avatars, wie es bei Virtual Reality (VR) der Fall wäre. Eine Kamera filmt die Hände und bildet sie in der VR-Brille ab.
«Das ist für das Erlernen von Kernkompetenzen wie die Cockpit-Organisation entscheidend», erklärt Roger Klingler. So können die Piloten im MR-Simulator ihre Checklisten und Anflugkarten wie im realen Flugzeug verwenden. In einer rein virtuellen Umgebung ist man diesbezüglich limitiert, in einem Mixed-Reality-Simulator mit eins zu eins nachgebautem Cockpit hingegen nicht.
«Wir haben damit ein neues Niveau an Immersion, Realismus und Effizienz im professionellen Pilotentraining erreicht», sagt Klingler. Immersion nennt man den Effekt, der das Bewusstsein des Nutzers, einer Illusion ausgesetzt zu sein, so weit in den Hintergrund treten lässt, dass eine synthetische Umgebung als real empfunden wird.
Für die Darstellung nutzt Brunner Elektronik eine High-End-Softwarelösung, die auch in den Full-Flight-Simulatoren verwendet wird. Die Hardware stammt vom finnischen Produzenten Varjo. Resultat ist ein atemberaubendes 360-Grad-Sichtfeld auf die virtuelle Welt, kombiniert mit einem realen Cockpit, das mit den eigenen Händen bedient wird.
Pilotinnen und Piloten verhalten sich im Simulator – inklusive Karten oder eines elektronischen Flughandbuchs –, als sässen sie im echten Flugzeug. «Mit dem Novasim MR DA42 werden ganze Abläufe trainiert: vom Check der Systeme vor dem Flug über Rollphasen, Start, Manöver und Landung», erklärt Projektleiter Lorenz Kunz. Die Kunst dabei sei, die verschiedenen Systeme so abzustimmen, dass ein harmonisches und realitätsgetreues Erlebnis resultiere.
Das Preisschild des Hightech-Geräts aus Hittnau? Sechsstellig, also um ein Mehrfaches kleiner als bei einem Full-Flight-Simulator. Das weltweite Potenzial für Flugsimulatoren sei gross, aber der Markt umkämpft, sagt CEO Klingler: «Mixed Reality wird nicht alles Bisherige ablösen. Es hängt immer davon ab, was man trainieren will.» Das Feedback, das er bisher aus der Industrie erhalten habe, sei sehr positiv, und man habe viele Anfragen erhalten. «Aber bis aus einem Lead ein Geschäft wird, kann es dauern.»
Bis dahin bleiben die CLS und die Industrieprodukte das Kerngeschäft der Brunner Elektronik AG in Hittnau. Der Mixed-Reality-Simulator ist eine Investition in die Zukunft des KMU. Aktuell zeige er vor allem eines, sagt Roger Klingler nicht ohne Stolz: «Dass ein KMU aus dem Zürcher Oberland einen Einfluss auf einen weltweiten Markt haben kann.»
Simulation für den F-35-Kampfjet
Das Team der Brunner Elektronik AG hat noch einen zweiten Simulator entwickelt – für den F-35, den neuen Kampfjet der Schweizer Luftwaffe. Er ist von keiner Behörde zertifiziert – und wird es auch nie werden. Der Grund ist so simpel wie einleuchtend: Kein Hersteller von Rüstungsprodukten ist so dumm, sämtliche technischen Daten eines neu entwickelten Kampfjets zu veröffentlichen.
Trotzdem sei der F-35-Simulator sehr realitätsnah, sagt Projektleiter Lorenz Kunz: «Es ist ein klassischer Jet. Wir kennen seine grundlegende Aerodynamik, wir kennen die Flügelfläche und die Stellung der Klappen.» Die Zertifizierung sei in diesem Bereich kein Thema und auch kein Bedürfnis, so Kunz: «Einen Militärpiloten muss man das fliegerische Handwerk nicht lehren, und er braucht keine Flugstunden im Simulator, um seinen Pilotenschein zu erhalten. Aber mit dem Simulator werden die komplexe Systembedienung und taktische Manöver trainiert und verfeinert.»
Auch der ZO/AvU-Journalist durfte sich im F-35-Simulator üben. Über das Resultat und das abrupte Ende des MR-Testflugs sei hier der Mantel des Schweigens gelegt. Tatsache ist, dass Brunner Elektronik bereits einen F-35-Simulator verkauft hat. An wen? Geheimsache.