OpenUSD: Offener Standard als Baustein der digitalen Fabrik

Was Pixar mit Produktionshallen zu tun hat 

Was hat ein Animationsstudio mit dem Maschinenbau zu tun? Überraschend viel, wenn es um den Austausch von 3‑D‑Daten geht. Als die Pixar‑Ingenieure vor mehr als zehn Jahren eine Methode suchten, um die unzähligen Objekte, Texturen und Animationen ihrer Filme effizient miteinander zu verknüpfen, entwickelten sie ein flexibles Format namens Universal Scene Description (USD). Aus diesem internen Werkzeug entwickelte sich in den letzten Jahren das OpenUSD genannte Dateiformat, das heute ebenso für Roboterarme und Montagelinien interessant ist wie für beleuchtete Cartoon‑Gesichter.

Im Sommer 2023 schlossen sich Pixar, NVIDIA, Apple, Adobe und Autodesk zur Alliance for OpenUSD (AOUSD) zusammen, um den Standard zu öffnen und weiterzuentwickeln. In ihrem März‑Release 2026 (Version 26.03) kamen mit WebAssembly‑Support und einem Schema für 3D Gaussian Splatting zwei technologische Meilensteine hinzu.

Während WebAssembly die Möglichkeit schafft, USD‑Dateien direkt im Browser darzustellen, erlaubt das neue Schema, reale Umgebungen per fotorealistischer Punktwolken zu rekonstruieren. Der technische Fortschritt hinter diesen Schlagworten wird erst dann greifbar, wenn man ihn in den Kontext realer Fertigung und der täglichen Arbeit von Ingenieurinnen und Ingenieuren stellt.

Digitale Fabrik braucht mehr als Technologie

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Warum die Industrie ein offenes 3‑D‑Vokabular braucht 

Von Inseln zu Netzwerken: Durchgängige Datenketten schaffen 

Wer heute eine Maschine konstruiert, hat es mit vielen Disziplinen zu tun: Konstruktion, Simulation, Elektrik, Software und Vertrieb. Jeder Bereich nutzt eigene Dateiformate – ein CAD‑Modell als STEP, Sensordaten als CSV, Visualisierungen als FBX. Müssen diese Daten zusammengeführt werden, endet dies meist in einem unübersichtlichen Datensalat und zahlreichen Konvertierungsschleifen. 

OpenUSD setzt genau dort an. Das Format versteht sich als gemeinsame Sprache für dreidimensionale Szenen. Statt Daten zwischen Systemen zu verschieben, arbeiten alle Beteiligten in einer einzigen „Stage“, einem übergeordneten Kontext, in den unterschiedlichste Layer eingespielt werden können: Geometrien, Materialien, Lichtquellen, Logik oder sogar Verhaltensmodelle. Wie bei einem Baukasten lassen sich Bausteine mit Referenzen und Varianten zusammensetzen und bei Bedarf austauschen, ohne den Gesamtbau zu zerstören. 

Für die Sensorhersteller der Sick AG ist das zentral. In Gesprächen zum Industrial Metaverse berichteten die Experten, dass aktuelle Engineering‑Werkzeuge oft proprietäre Formate nutzen und dadurch die Zusammenarbeit erschweren. Offene Datenmodelle wie OpenUSD sollen laut Sick einen nahtlosen Austausch zwischen Konstruktions‑, Simulations‑ und Visualisierungswerkzeugen ermöglichen. Nur wenn Daten wie ein offener Wissenspool fließen, können Teams gleichzeitig an Modellen arbeiten. 

Ein weiteres Beispiel liefert die Technologieberatung Visales. Sie betont, dass ein zukünftiger Produktkonfigurator direkt auf die in der Entwicklung gespeicherten OpenUSD‑Dateien zugreifen kann – ohne separate, fehleranfällige Konfigurations‑Layer. Der Vertrieb nutzt dann dieselben Varianten, die in der Konstruktion erstellt wurden. Unternehmen sparen sich damit den Aufwand, Daten zu exportieren und manuell zu pflegen.

Interoperabilität statt Insellösungen: Das Ökosystem offen gestalten

Offen zu sein bedeutet mehr als nur ein Format zu veröffentlichen. NVIDIA bezeichnet sein Omniverse ausdrücklich als Sammlung von OpenUSD‑Bibliotheken und Werkzeugen. Timo Kistner, Manufacturing‑Leiter von Nvidia, erklärt im Gespräch mit Produktion, dass Entwickler mit diesen Bibliotheken Anwendungen und Workflows auf Basis von OpenUSD schaffen können. 

Nvidia-Experte erklärt: Das bringt KI dem Maschinenbau

Digitale Zwillinge, KI und Physiksimulationen verschmelzen zu einem Gamechanger für industrielle Prozesse. Was hinter dem Begriff Physische KI steckt – und was bereits möglich ist.

Wichtig dabei: Omniverse ist kein isoliertes Produkt, sondern eine Plattform, die CAD‑, PLM‑, Simulations‑ und Automatisierungssysteme in einer gemeinsamen, physikalisch korrekten Pipeline zusammenbringt. Gerade für mittelständische Maschinenbauer, die ihre Softwarelandschaft nicht komplett austauschen wollen, bedeutet das Investitionsschutz. Bestehende Programme können über sogenannte Connectoren an OpenUSD angebunden werden.

Sick nutzt diese Mechanismen, um seine Sensor‑Modelle in eine zentrale Nucleus‑Datenbank zu schreiben. Von dort aus werden Änderungen in Echtzeit an alle angebundenen Anwendungen verteilt. Das spart Zeit, reduziert Fehler und erlaubt es Teams, nahezu live miteinander zu arbeiten.

Physik und KI im Datenmodell: Digitale Zwillinge lernen denken

Die Faszination von OpenUSD liegt aber nicht nur in der Vereinheitlichung, sondern in der Anreicherung mit physikalischem Verhalten. Die Plattform Omniverse überträgt CAD‑Geometrien in ein Simulationstool, dem echte Materialeigenschaften, Massen, Trägheiten und Bewegungen zugewiesen werden können. Das Ergebnis sind digitale Zwillinge, die wie ihr physisches Pendant reagieren. 

Mercedes‑Benz nutzt diese Technologie im Rahmen seines Produktionssystems MO360. Für neue Montagelinien werden komplette Fabriklayouts virtuell nachgebildet. Verschiedene Szenarien – etwa Umrüstungen oder Änderungen der Lieferketten – können am digitalen Zwilling simuliert werden, ohne die reale Linie zu stoppen. So lassen sich Engpässe identifizieren und Umbauten vorbereiten. 

Das Unternehmen berichtete, dass sich die Abstimmungsprozesse mit Zulieferern etwa halbierten und sich die Umrüstzeiten ebenfalls deutlich reduzierten. Ein digitaler Zwilling des ungarischen Werkes Kecskemét dient sogar als Vorlage für mehr als 30 Standorte weltweit. Noch einen Schritt weiter geht Krones, ein Spezialist für Abfüll‑ und Verpackungsanlagen. Zusammen mit Partnern wie Ansys, Microsoft und SoftServe hat das Unternehmen auf Basis von OpenUSD agentische digitale Zwillinge entwickelt. 

Diese Zwillinge führen eigenständig Simulationen durch, vergleichen Varianten, optimieren Parameter und spielen die besten Einstellungen an die reale Maschine zurück. Früher dauerten solche Simulationen drei bis vier Stunden – nun erledigen sie die KI‑Agenten in wenigen Minuten. Die Kombination aus physikalischer Genauigkeit und künstlicher Intelligenz eröffnet völlig neue Möglichkeiten: Maschinen können im laufenden Betrieb von ihren digitalen Abbildern lernen.

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Fernwartung und Robotik: Wenn Roboter im Metaverse üben

Auch im Bereich der Robotik und Fernwartung zeigt sich das Potenzial von OpenUSD. Die NTT DATA DACH‑Region arbeitet mit FANUC Deutschland und Nvidia zusammen, um digitale Zwillinge von Roboterarmen aufzubauen. Mittels Omniverse werden diese Roboter virtuell simuliert und können aus der Ferne gesteuert werden. Änderungen an der Programmierung oder der Umgebung lassen sich gefahrlos testen; erst wenn das Ergebnis überzeugt, werden sie in der realen Produktionslinie umgesetzt. Langfristiges Ziel ist eine flexible „i‑Factory“, in der Roboter und Menschen über vernetzte digitale Zwillinge zusammenarbeiten.

Wo OpenUSD bereits eingesetzt wird 

Virtuelle Produktionsplanung und -optimierung 

• Mercedes‑Benz baut auf OpenUSD, um seine Montagelinien wie auf einem virtuellen Spielbrett neu anzuordnen. Im Werk Kecskemét existiert ein voll funktionsfähiger digitaler Zwilling, der als Blaupause für andere Werke dient. Leitwege, Werkzeugkoffer und Robotergreifer können neu konfiguriert werden, ohne dass Arbeiter eine Schraube lösen müssen. Das spart Zeit, reduziert Produktionsunterbrechungen und erleichtert die Zusammenarbeit mit Zulieferern.
•  Die Edag Group, ein Entwicklungsdienstleister aus Hessen, zeigte auf der Hannover Messe 2025 , wie sich OpenUSD auch im Projektmanagement und bei Schulungen nutzen lässt. Ihr „Industrial Metaverse“ verbindet technische Daten mit Management‑Tools. Teams können gemeinsam an Produktionsabläufen arbeiten, Testergebnisse auswerten oder Auszubildende in einer virtuellen Werkhalle trainieren. Für diesen Ansatz erhielt Edag einen Innovationspreis von Nvidia. 
• Krones hat in seiner Produktionsplanung spektakuläre Erfolge erzielt. Mit Hilfe der Omniverse‑Bibliotheken werden Produktionsabläufe nicht nur dargestellt, sondern in Echtzeit analysiert. Der digitale Zwilling testet tausende Parameterkombinationen, um Wasserverbrauch, Taktzeiten und Energieeffizienz zu optimieren. Sobald die virtuelle Anlage das Optimum findet, werden die Parameter an die reale Maschine übertragen. Was früher Stunden dauerte, geschieht nun in wenigen Minuten – und das während der laufenden Produktion.

Offene Engineering‑Plattformen schaffen 

Viele Unternehmen träumen von einer durchgängigen Toolkette. Sick bringt diesen Traum mit seiner Asset Administration Shell (AAS) ein Stück näher. Diese Verwaltungsschale beschreibt nicht nur die Geometrie eines Sensors, sondern auch seine Funktionen, Schnittstellen und Lebenszyklusinformationen. In Verbindung mit OpenUSD und Omniverse‑Connectoren entsteht eine Plattform, in der virtuelle und reale Geräte gleichermaßen verwaltet werden. Ändert sich etwas am Sensor oder an seinem digitalen Zwilling, synchronisiert der Nucleus‑Server automatisch alle angeschlossenen Anwendungen. 

Aveva, ein Anbieter von Engineering‑Software, hat gemeinsam mit Nvidia eine „Lifecycle‑Digital‑Twin‑Architektur“ entwickelt. Dabei werden sogenannte SimReady‑Assets, also per USD standardisierte Bauteile, in die Engineering‑Plattform Unified Engineering importiert. Über ein Konvertermodul lassen sich die 3‑D‑Modelle aus der Planung in die Betriebsführung überführen. Ziel ist eine ganzheitliche Sicht auf die Fabrik über ihren gesamten Lebenszyklus. Diese Integration aus IT‑ und OT‑Daten, physikalischen Modellen und KI legt die Grundlage für autonome Fabriken.

Training und Qualitätssicherung

 Nicht nur Ingenieurinnen und Ingenieure profitieren von OpenUSD‑basierenden Systemen. In virtuellen Schulungen können Bedienerinnen und Bediener die Interaktion mit neuen Maschinen üben, ohne sie zu beschädigen oder die Produktion zu stören. Hersteller wie Edag und Krones berichten, dass virtuelle Trainingsprogramme die Sicherheit erhöhen und die Lernkurve verkürzen. Qualitätsprüfer können zudem Simulationen nutzen, um potenzielle Fehlerquellen zu identifizieren, bevor ein Produkt real gefertigt wird.

Herausforderungen und nächste Schritte bei OpenUSD

Es ist noch nicht alles Gold, was glänzt 

Trotz aller Euphorie gibt es Stolpersteine. Das Release 26.03 der AOUSD wird von Visales als „Architekturentscheidung, noch kein fertiges Produkt“ beschrieben. Zwar existiert jetzt eine WebAssembly‑Version von USD, doch leistungsfähige Viewer und Editoren für den Browser müssen erst noch entwickelt werden. Auch die Integration von 3D Gaussian Splatting erzeugt enorme Datenmengen und erfordert neue Aufnahme‑ und Verarbeitungsgeräte. 

Ein weiteres Problem ist die Darstellung von Sensorik und Licht. Ingenieurinnen und Ingenieure beklagen, dass klassische CAD‑basierte Tools weder optische Effekte noch Materialeigenschaften korrekt wiedergeben. Erst mit physikalisch basiertem Rendering und GPU‑beschleunigtem Raytracing können Sensoren realitätsnah simuliert werden. Zudem benötigen Unternehmen Fachkräfte, die sowohl in der Mechanik als auch in der virtuellen Welt zu Hause sind – ein Profil, das auf dem Arbeitsmarkt rar ist.

Trends: Standardisierung, KI und der Weg ins Metaverse 

Arnd Sörensen vom Sick‑Think‑Tank vergleicht den aktuellen Zustand mit den Anfängen des digitalen Musikformats: Wie MP3 den Austausch von Musik vereinfacht hat, könnte OpenUSD zum Standard für 3‑D‑Daten werden. Die AOUSD arbeitet derzeit an Material‑, Geometrie‑ und Physik‑Arbeitsgruppen sowie an Zertifizierungen, die sicherstellen sollen, dass verschiedene Softwarelösungen miteinander kompatibel bleiben. Neben der Standardisierung wird die Künstliche Intelligenz eine Hauptrolle spielen. 

Die Beispiele von Krones und Mercedes zeigen, dass selbstlernende digitale Zwillinge den Maschinenbetrieb optimieren können. KI‑Agenten analysieren große Datenmengen, erkennen Muster und treffen in Sekunden Entscheidungen, für die Menschen sonst deutlich länger benötigen würden. Ein dritter Trend betrifft die Visualisierung im Browser. 

Dank WebAssembly können USD‑Dateien direkt im Internet geladen werden. Damit rückt das Metaverse – eine immersive, kollaborative Umgebung, in der Maschinenbauer, Zulieferer und Kunden zusammen an Produkten arbeiten – in greifbare Nähe. Vom Tablet im Homeoffice wird man in Echtzeit sehen, wie ein Roboter in der Fabrik justiert wird.

Warum sich der Einstieg in OpenUSD jetzt lohnt 

Für den Maschinenbau entsteht eine neue digitale Ökologie, in der offene Formate, Simulationen und KI zusammenwirken. Der Einstieg mag Investitionen in Infrastruktur, Schulungen und Datenmanagement erfordern, doch der Nutzen überwiegt schnell: 

• Kontinuierliche Datenkette: Ein Projekt lebt von einer einzigen Quelle der Wahrheit. Konstruktion, Simulation, Marketing und Service greifen auf dieselbe Datei zu und behalten alle Änderungen im Blick. 
• Schnellere Entscheidungen: Mit Echtzeit‑Simulationen sind Optimierungen in Minuten statt Stunden möglich. Teams können Risiken virtuell testen, bevor sie an die Hardware gehen. 
• Offene Ökosysteme: Unternehmen sichern sich gegen Herstellerabhängigkeiten ab und können eigene Lösungen entwickeln. Der Kunde profitiert von individualisierten Produkten und schnellerer Lieferung. 
• Lernen von der Maschine: Digitale Zwillinge werden zu Lernplattformen, die Daten sammeln, Szenarien durchspielen und eigenständig Verbesserungsvorschläge machen. 
• Metaverse‑Bereitschaft: Wer jetzt in OpenUSD investiert, schafft die Grundlage für immersive Anwendungen, die Kunden und Mitarbeiter an das Produkt heranführen – von der virtuellen Begehung bis zum Service via AR‑Brille.

OpenUSD bringt  Konstruktion, Simulation, KI und Mensch zusammen

Eine gemeinsame Sprache für die vernetzte Fabrik Was als internes Datenformat für Trickfilme begann, entwickelt sich zu einem verbindenden Element der industriellen Produktion. OpenUSD ermöglicht es, Konstruktion, Simulation, KI und Mensch in einer kohärenten Umgebung zusammenzubringen. Unternehmen wie Mercedes‑Benz, Krones, Edag und Sick nutzen diesen offenen Standard bereits, um digitale Zwillinge aufzubauen, Prozesse zu optimieren und neue Geschäftsmodelle zu erschließen. 

Die Alliance for OpenUSD treibt die Weiterentwicklung voran und öffnet die Spezifikation für alle Akteure im Maschinenbau. Die Reise ins Industrial Metaverse hat erst begonnen, doch eines ist klar: Wer heute das offene 3‑D‑Vokabular von OpenUSD lernt, legt die Basis für die Fabrik der Zukunft. Hier verbinden sich reale Maschinen mit virtuellen Zwillingen und künstlicher Intelligenz – und schaffen eine Welt, in der Produktentwicklung, Betrieb und Service nahtlos ineinandergreifen.