Kategorie: Interaction Design

In my research I’m focusing on biomimicry and how it is approached in the field of communication and interaction design.

I want to focus on the functional aspect of mimicking naturally occurring phenomena, but also investigate the aspect of beauty that visually appeal to us – like the colour shifting ability of cephalopods – squids, octopuses and cuttlefish.

https://www.pinterest.com.au/pin/208995238928079159/

For that I want to take a closer look an find out what’s already done in this field and what turned out to be a good approach and what not.

Also I want to investigate new technologies, technical solutions and modern – smart – materials that are used in this context.

One of the materials I want to focus on in the beginning is E Ink and its improvements over the last years. The concept is quite appealing to me, because it’s a form of display that requires very little energy -sustainable – and has an almost organic feeling, both haptic and visual. Furthermore I will check alternative technologies which compete in this market.

Nachdem im Ersten Teil meiner Beispiele vorallem Produkte im Vordergrund standen, beschäftigt sich dieser Eintrag mit Fakten und Zahlen und wie diese in der Webumsetzung dargestellt wurden.

Slavery Footprint

https://slaveryfootprint.org/

Slavery Footprint zeigt die Probleme der modernen Sklaverei auf und macht auf Problematiken wie Sweatshops in der dritten Welt aufmerksam. Neben einem kurzen Scrollytelling mit einem schnellen Überblick über die Problematik ist in der Web-Experience ein Survey inkludiert, welcher berechnet, wie viele Sklaven für einen selbst tätig sind. Die Daten auf die sich diese Auswertung bezieht, wird vom User selbst mittels Beantwortung von 11 Fragestellungen gegeben. Die einzelnen Fragen sind dabei grafisch ansprechend aufbereitet und interaktiv zu beantworten. So wird beispielsweise bei der Frage, wie viel vom jeweiligen Kleidungsstück man besitzt, der illustrierte Kleiderschrank am Display je nach Antwort immer voller oder leerer.

Digitale Prototypen haben viele Vorteile gegenüber physischen Prototypen. Im Folgenden sind die wichtigsten Vorteile zusammengefasst:

• Einfaches Testen von Idee und Design
• Reduzierung der Kosten
• Analyse und Optimierung
• Sicherheit
• Reduzierung der Komplexität
• Verständliche Umsetzung der Anforderungen
• Schritt für Schritt Realisierung
• Minimieren der Risiken

Digitale Prototypen können verschieden eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein digitaler Prototyp als VR-Objekt in einer virtuellen Umgebung fungieren oder in einer Simulation auf Qualität geprüft werden. Besonders in der Automobilindustrie konnten die Kosten enorm reduziert werden, da viele Hersteller schon auf physische Crashtests verzichten und die Materialbeschaffenheit, Stabilität und alle weiteren Daten mittels digitaler Simulation erfassen. Neben der Automobilindustrie gibt es ein breites Feld an Einsatzgebiete für digitale Prototypen wie zum Beispiel die Lebensmittel & Verpackungsindustrie, Architektur, Medizin, Produktentwicklung etc.

Oftmals spricht man auch von digitalen Zwillingen, welcher ein physisches Objekt in der realen Welt repräsentiert. Die Zwillinge werden durch gesammelte Echtzeitdaten des realen Objekts und beschreibende Algorithmen erstellt und in einem digitalen Darstellungsraum abgebildet. Eines der wichtigsten Einsatzgebiete für digitale Zwillinge ist die Produktionstechnik, da sie über den kompletten Lebenszyklus eines Produktes Verwendung finden. Auch im Zulieferbereich spielt dieses Thema eine große Rolle, da ein Hersteller bereits mittels digitalen Abbildes feststellen kann, ob ein Werkstück eines Zulieferers die benötigten Eigenschaften besitzt oder nicht, ohne dass ein reales Werkstück produziert und geliefert werden muss.

Bild: http://draftings.com.au/virtual-prototyping-reality/

Einsatzmöglichkeiten

Eines der wichtigsten Einsatzgebiete für digitale Zwillinge ist die Produktionstechnik, da sie über den kompletten Lebenszyklus eines Produktes Verwendung finden. In der Designphase ermöglicht der digitale Zwilling die Berücksichtigung und Umsetzung komplexer Produktanforderungen ohne die Erstellung realer Objekte. Es lassen sich auf einfachen Weg Designalternativen, Simulationen und Tests virtuell durchführen. In der Produktionsphase hilft der Zwilling die Effizienz und Qualität der Herstellungsprozesse zu verbessern. Weitere Einsatzphasen des Digitalen Zwilling während des Lebenszyklus eines Produkts sind die Nutzungsphase und die Wiederverwertungsphase.

Ein weiteres Einsatzgebiet eines digitalen Zwillings ist das Prüfen im Zulieferbereich. Ein Hersteller kann mithilfe eines digitalen Abbilds feststellen, ob ein Werkstück eines Zulieferers die benötigten Eigenschaften besitzt, ohne dass ein reales Werkstück produziert oder geliefert werden muss. Auch die Herstellungsprozesse lassen sich virtuell planen, erproben und optimieren. Damit Digitale Zwillinge unternehmensübergreifend einsetzbar sind, müssen im Vorfeld Schnittstellen und digitale Modelle zwischen den Beteiligten abgesprochen sein.

Vorteile eines digitalen Zwillings

Konzepte lassen sich mithilfe eines digitalen Zwillings im Vorfeld validieren und Prozesse oder Produkte in einer virtuellen Umgebung ausreichend testen. Dadurch reduziert sich die Gefahr von Fehlern oder Störungen in realen Prozessen. Die Folge ist die Effizienzsteigerung in der Produktion sowie die Verbesserung der Gesamtflexibilität. Im Folgenden sind die Vorteile eines digitalen Abbildes kurz zusammengefasst:

• Zeitersparnis in der Entwicklung und Produktion
• Optimierung des Anlagen- und Prozessdesigns schon in der Planungsphase
• Reibungslose Inbetriebnahmen durch vorherige Simulationen und Tests
• Von Beginn an fehlerfreie, optimierte Betriebsprozesse
• Effiziente Modifikationen von Produkten und Prozessen durch Tests und Simulation der Auswirkungen in digitalen Umgebungen
• Aussagekräftige Prognosen über Eigenschaften, Leistungen und Betriebsverhalten von Produkten und Anlagen
• Tiefes Verständnis von Abläufen und Prozessen durch eingehendes Studium des Verhaltens Digitaler Zwillinge
• Ganzheitliche Sicht auf Produkte und Anlagen in Echtzeit
• Eine einfachere und schnellere Abstimmung mit Zulieferern durch Prüfung der Produkteigenschaften eines Werkstücks mithilfe seines Digitalen Zwillings

 

digitaler Zwilling von Siemens

Bildquelle: https://www.hannovermesse.de/de/news/digitale-zwillinge-von-siemens-81669.xhtml

Quelle: https://www.bigdata-insider.de/was-ist-ein-digitaler-zwilling-a-728547/

Ein digitaler Zwilling repräsentiert ein physisches Objekt in der realen Welt, unabhängig davon ob es in der echten Welt schon existiert oder nicht. Dabei kann es sich um materielle oder immaterielle Objekte handeln wie beispielsweise Produkte, Dienstleistungen oder Prozesse. Reale Objekte lassen sich mithilfe von Daten und Algorithmen als digitale Zwillinge abbilden. Sie beschreiben die Eigenschaften und das Verhalten der realen Objekte unter bestimmten Bedingungen und können über Sensoren in Echtzeit mit der realen Welt in Verbindung stehen.

Aufgrund der Koppelung mit realen Daten, wie beispielsweise Umgebungsbedingungen oder Maschinenpositionen, erlauben digitale Zwillinge die Durchführung komplexer Analysen und Simulationen. In der Industrie 4.0 begleiten die Digitalen Zwillinge den kompletten Entwicklungs-, Produktions- und Betriebszyklus eines Produktes oder Services. Abläufe lassen sich dank virtueller Simulationsmodelle planen, optimieren und anpassen.

 

Aufbau und Architektur eines digitalen Zwillings

In der Regel erfordert die Erstellung eines digitalen Zwillings verschiedene Elemente wie ein real abzubildendes Objekt, ein virtueller Darstellungsraum und Daten zu den Umgebungsbedingungen. Die Zwillinge werden durch gesammelte Echtzeitdaten des realen Objekts und beschreibende Algorithmen erstellt und in einem digitalen Darstellungsraum abgebildet. Oftmals besteht ein digitaler Zwilling aus mehreren einzelnen digitalen Zwillingen. Bei einem digitalen Zwilling eines Autos, beispielsweise, besteht dieser aus dem digitalen Zwilling des Motors, der Karosserie, des Fahrwerks, der Reifen usw. Der Motor setzt sich wiederum aus digitalen Zwillingen der einzelnen Motorkomponenten zusammen.

Digitale Zwillinge einer kompletten Produktionsanlage lassen sich in drei grundlegende Einzelzwillinge unterteilen:

• Der Digitale Produktzwilling in Form eines CAD- oder 3D-Modells,
• der Digitale Produktionszwilling in Form von Maschinen, Werkzeugen und Programmen
• der Digitale Leistungs- oder Ausführungszwilling in Form von Produktions- oder Qualitätskennzahlen, Lieferzeiten und Produktionszeiten.

 

Quelle: https://www.bigdata-insider.de/was-ist-ein-digitaler-zwilling-a-728547/

Ein interessantes Einsatzgebiet für Simulation ist auch die Medizintechnik. Medizinische Geräte wie beispielsweise Stents oder Implantate müssen getestet werden und bestenfalls nicht das erste Mal am Patienten selbst. In einem aktuellen Entwicklungsprojekt haben Experten von Dassault Systèmes einen verbesserten Stent konstruiert bestehend aus einem geflochtenen Schlauch aus Nitinol, der verengte Blutgefäße weitet und Infarkte verhindern soll. Das Design stammt aus dem CAD-Programm SolidWorks, die rechnerische mechanische Absicherung erfolgte mit Abaqus. Die Simulation zeigt, wie sich der Stent unter dem Pulsieren des Blutes verhält. Mit der automatischen Strukturoptimierung wird die Bauteilgeometrie verändert, um das ideale Bauverhältnis zu erreichen, insbesondere mit Fokus auf die Lebensdauer. Dieser Prozess aus Simulation, Ergebnisinterpretation und Verbesserung der Konstruktion wird solange automatisiert wiederholt, bis das Optimum erreicht ist.

Auch in der Nahrungsmittelindustrie, insbesondere in der Verpackungsindustrie, spielt die Simulation eine wichtige Rolle. Wenn eine Milchtüte auf den Boden fällt oder eine Würstchenverpackung in der Wärme undicht wird, sind jede Menge Physik und kompliziertes Materialverhalten im Spiel – für anspruchsvolle Simulationen ein ideales Einsatzfeld.

Quelle: https://www.digital-engineering-magazin.de/fachartikel/virtuelle-produktentwicklung-simulation-der-fruehen-entwicklungsphase

Simulation eines Oberschenkelimplantates der FH Bern

Bild: https://www.mta-dialog.de/artikel/einsatz-virtueller-techniken-in-der-medizin-und-medizintechnik.html

 

Schon im letzten Artikel ging es bei den Body Extensions um eine Erweiterung der menschlichen Möglichkeiten. Immer schon wurden neue Techniken und Technologien dazu genutzt, die Einschränkungen des Menschen Stück für Stück aufzuheben. Da unsere Sehkraft nicht weit genug reicht beispielsweise, wurde ein Fernglas als Erweiterung verwendet. Mit der immer schneller voranschreitenden technologischen Errungenschaften, werden auch die uns zur Verfügung stehenden Möglichkeiten immer mehr. Das menschliche Skelett mit Titan zu unterstützen bei komplexen Knochenfrakturen ist heutzutage keine Seltenheit mehr. Bald könnte aus einer reinen Unterstützung der natürlichen Funktion, eine Erweiterung der Sinne und Möglichkeiten werden.

Mit Virtual Reality gibt es eine Möglichkeit, Prozesse schlanker, kostengünstiger und zeit-effizienter zu gestalten. Vor allem in der Automobilbranche ist die Entwicklung solcher Prototypen von immenser Bedeutung. Das Anwendererlebnis wird mit Hilfe von VR Brillen in den Mittelpunkt gestellt.

Die Designfirma Goodpatch mit Standorten in Tokio, Berlin, München und Paris entwickelte ein eigenes VR-Tool Namens Athena. Dieses unterstützt Autohersteller bei der Entwicklung zu einem interaktiven, vernetzten Automobils. Es werden Lösungen in einer virtuellen Realität getestet und optimiert. Die Konzeptphase wird somit beschleunigt und Fehlern wird vorgebeugt. Design- und Produktentwicklungsprozesse können effizienter gestaltet werden.

Die Umgebungen und Szenarien sind mithilfe des VR Tools individuell konfigurierbar und somit kann auf die Kundenwünsche detailliert eingegangen werden.

Quelle: https://www.virtual-reality-magazin.de/interaktives-vr-prototyping-fuer-die-automobilbranche