Wie Kia generative KI zum Co-Designer im Automobildesign macht

Die Konzeptentwicklung ist die erste Phase des Entwurfsprozesses, in der Konstrukteure die ersten Ideen für die Weiterentwicklung sondieren. Sie lassen sich zwar von bestehenden Entwürfen und Materialien inspirieren, sind aber bestrebt, etwas Neues zu schaffen und nicht dem Altbekannten verhaftet zu bleiben. Diese Phase, in der sich die Kreativität entfalten kann, ist manchmal ein Höhepunkt des Designprozesses, aber die Herausforderung, das Vertraute mit dem Unbekannten in Einklang zu bringen, kann auch viel Zeit kosten.

Hier setzte Voho Seo, leitender Forscher bei Kia Global Design, mit der Überlegung an, ob KI eine Lösung dieses Problems für Automobilkonstrukteure anbieten könnte. „Weil die Entwicklung der ersten Idee für Konstrukteure der schwierigste Teil ist, dachte ich, es wäre toll, wenn uns KI dabei helfen würde, innerhalb kurzer Zeit eine Menge Bilder zu erstellen.“

Kia Global Design forscht seit 2018 an entsprechenden Technologien, doch die damals auf dem Markt verfügbaren KI-Tools lieferten keine zufriedenstellenden Ergebnisse. 2020 wandte sich Kia Global Design an Autodesk, um gemeinsam ein maßgeschneidertes Tool zu entwickeln. Die jahrelange Vorbereitung kulminierte in einem gemeinsamen Forschungsprojekt. Von September 2022 bis August 2023 entwickelten Forschende einen Prototyp, der generative KI in den Arbeitsablauf der Konzeptentwicklung integriert.

Das Tool wurde bewusst den tatsächlichen Arbeitsablauf eines menschlichen Konstrukteurs möglichst akkurat nachempfunden. Ein neues Design wird normalerweise auf Basis eines Schlüsselwortes entworfen. Nachdem dieser Begriff gewählt wird, suchen die Konstrukteure nach entsprechenden Bildern und anderen Referenzmaterialien. Dieser Prozess gehört zur Konzeptentwicklung, bei dem auch zahlreiche Skizzen angefertigt und Ideen zügig geprüft werden. Das generative KI-Tool übernimmt nun für Kia Global Design die Erstellung dieser Skizzen.

Das Tool funktioniert ganz einfach. Zunächst wählen Konstrukteure Schlüsselwörter aus – beispielsweise „markant“, „dynamisch“, „stilvoll“, „schlicht“, „sportlich“ oder „modern“. Anschließend laden sie ihre eigene Skizze in das Tool hoch und klicken auf die Schaltfläche „Entwurf erstellen“, um zahlreiche ähnliche Bilder auf der Grundlage der eingegebenen Schlüsselwörter und Skizze zu erstellen.

Diese KI-Bilder werden dann von den menschlichen Konstrukteuren innerhalb des Tools weiter optimiert. Zusätzlich zur ersten Skizze können weitere Bilder hinzufügt werden mit der Angabe, welche Teile des Bildes – und in welchem Umfang – als Referenz verwendet werden sollen. Die Konstrukteure können zudem Parameter wie die Anzahl der Symmetrien in den generierten Bildern anpassen und mit dem Tool interagieren, um ihre Vorstellungen sukzessive weiter zu präzisieren: Gefällt einer Konstrukteurin eines der generierten Bilder, kann sie das Tool auffordern, weitere ähnliche Iterationen zu erstellen.

„Diese schnelle Erstellung von Bildern nach den Vorstellungen von den Konstrukteuren, die dann als Ausgangspunkt für die Entwicklung des Endprodukts verwendet wird, ähnelt sehr der typischen Arbeitsweise von Konstrukteuren ohne KI“, so Seo. Bereits als Prototyp sei das Tool von Konstrukteuren als benutzerfreundlich und produktivitätsfördernd bezeichnet worden.

Die Entwicklung eines leistungsfähigen Tools erfolgte in enger Zusammenarbeit zwischen Kia Global Design unter der Leitung von Seo und Autodesk, das für die technischen Aspekte zuständig war. Die Projektbeteiligten umfassten sowohl Konstrukteure als auch Forschende: Zunächst ging es vorrangig darum, sich gegenseitig kennenzulernen und die Arbeitsabläufe der Konstrukteure besser zu verstehen.

„Einmal die Woche trafen wir uns mit etwa zehn Forschenden bei Autodesk Research Industry Futures unter der Leitung von Ye Wang. Hier erläuterten wir, wie Konstrukteure an Probleme herangehen und diese lösen sowie wie ihr Arbeitsprozess aussieht“, so Seo. „Wir haben viele Fragen beantwortet und die grundlegenden Elemente des Designs ausführlich erläutert, um den Forschenden das Verständnis zu erleichtern.“

Um die verschiedenen Arbeitsweisen der individuellen Konstrukteure besser zu verstehen, führte das Team von Autodesk Research außerdem ein einstündiges Gespräch mit jedem Kia-Designexperten durch. Alle gewonnenen Erkenntnisse flossen in die Entwicklung des Tools ein.

„Designarbeit ist sehr vielfältig“, so Seo. „Manchmal muss man viele Skizzen schnell anfertigen und verschiedene Dinge ausprobieren – manchmal muss man sorgfältig und präzise vorgehen. Weil es kein pauschal richtiges Design gibt, ist es sehr wichtig, die jeweils am besten passende Lösung zu finden. Im Grunde genommen wollen wir den Zeitaufwand für die Erstellung eines Bildes verringern und dadurch eine möglichst gute Entscheidungsfindung erleichtern.“

Künstliche Intelligenz hat nach wie vor ihre Grenzen. Konzeptentwicklung zählt zu den wenigen Bereichen der Industriedesignarbeit, die KI unterstützen kann. Seo betont, wie wichtig es sei, die Grenzen der KI und die dafür passenden Aufgabenbereiche zu verstehen – damit könne man sowohl der Vorstellung entgegentreten, dass KI für Designzwecke nutzlos sei, als auch der gegenteiligen Annahme, dass KI alles könne. „Im Designprozess gibt es gewisse Aufgaben, die sehr zeitaufwändig sind“, so der Forscher. „KI kann zwar nicht alles leisten, aber sie kann menschliche Produktivität fördern, indem sie Lösungen zur Bewältigung dieser Herausforderungen anbietet.“

Ein Paradebeispiel hierfür ist die Umwandlung von 2D-Bildern in 3D-Modelle. Dieser Prozess könnte durch Automatisierung und den Einsatz von KI zu erheblichen Zeitersparnissen führen. Das von Kia Global Design und Autodesk Research durchgeführte Projekt umfasste ursprünglich eine Technologie zu genau diesem Zweck: der automatischen Umwandlung von KI-generierten 2D-Bildern in 3D-Modelle. Letztlich wurde das Prototyp-Tool ohne diese Funktionalität fertiggestellt, weil die dadurch erstellten 3D-Modelle noch nicht praxistauglich waren.

Angesichts der rasanten Weiterentwicklung der KI-Technologie hält Seo diese Technologie mit weiteren Investitionen und technologischen Innovationen jedoch für realisierbar. Herausforderungen, die einst als Grenzen der KI galten, werden mit neuen Methoden rasch überwunden.

So hat Autodesk AI Lab beispielsweise kürzlich Project Bernini vorgestellt, eine Technologie, mit der sich 3D-Modelle aus 2D-Bildern, Text, Voxeln, Punktwolken usw. erstellen lassen. Die Technologie befindet sich zwar noch im Versuchsstadium, aber Autodesk arbeitet bereits mit mehreren Unternehmen zusammen, um sie auf den Markt zu bringen.

Mit der zunehmenden Verfügbarkeit groß angelegter Technologien und gut finanzierter Foundation Models, sinken die Einstiegshürden für generative KI. „Früher war eine große Menge an Trainingsdaten für den KI-Einsatz nötig, aber heute sind die Grundlagen bereits vorhanden und man muss nicht alles aufwändig neu aufbauen“, sagt Seo.

„Als wir das Autodesk Tool BlankAI in einem Workshop einsetzten und den Modellnamen eines Kia-Autos eingaben, erzeugte es Bilder, die diesem Modell sehr ähnelten – dabei hatten wir das Tool gar nicht mit Daten zu Kia Motors trainiert“, erklärt Seo. „Bei diesem Projekt haben wir nicht mit eigenen Daten trainiert – stattdessen verwendeten wir das Open-Source-Modell Versatile Diffusion, und die Ergebnisse waren durchaus brauchbar. Die Fähigkeit, verschiedene KI-Tools schnell anzuwenden und sie zum richtigen Zeitpunkt sinnvoll einzusetzen, wird für Konstrukteure von entscheidender Bedeutung sein“, so der Forscher.