3DIA: 3D-Druck interaktiver Objekte - Design, Interaktionskonzepte, Automatisierung

• Antragsteller: Professor Dr. Max Mühlhäuser
• Fachliche Zuordnung: Arbeitswissenschaft, Ergonomie, Mensch-Maschine-Systeme
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326979514

3D-Druck wird immer vielseitiger und kostengünstiger. Das Vorhaben betrifft speziell den 3D-Druck interaktiver Objekte, bei denen Hardware für Computereingabe-Modalitäten (wie Berührung/Touch) bereits direkt in den Druckprozess integriert wird. Fortschritte auf diesem Gebiet sind aus zwei Gründen relevant: Erstens wird 3D-Druck anerkanntermaßen das Produktionswesen revolutionieren; die Produktion bspw. von Gehäusen (für Haushaltsgeräte, Industrie-Maschinen usw.), bei denen Eingabemöglichkeiten schon integriert sind, ist angesichts der Allgegenwart Elektronik-bestückter Produkte höchst wünschenswert. Zweitens wird Computerperipherie immer vielfältiger: Einsatz- oder Nutzer-spezifisch zugeschnittenen anfassbaren ('tangible') Eingabegeräten wird großes Potenzial zugesprochen. Mit dem im Vorhaben geplanten Fortschritt lassen sich solche speziell zugeschnittenen Eingabegeräte in nur einem Arbeitsgang per 3D-Druck herstellen und mittels ein- oder angebrachter Elektronik bzw. unmittelbar in Kombination mit kapazitiven Displays verwenden. Das beantragte Forschungsvorhaben adressiert drei Forschungsfragen: (D)esign: Wie kann der herkömmliche computergestützte Entwurf von nicht-interaktiven 3D-Druck-Objekten erweitert werden um das Design und die Einbettung von Interaktionshardware, mit Hilfestellung beim Zuschnitt der Interaktionskomponenten auf geeignete bzw. gewünschte Interaktionskonzepte? (I)nteraktionskonzepte: Welche nutzertauglichen und wiederverwendbaren grundlegenden Interaktionskonzepte sind für welche Kategorien interaktiver 3D-Objekte wofür geeignet (angesichts der Fülle möglicher Objektformen und -funktionen) und wie sind diese für die Integration in die Design-Unterstützung (D) aufzubereiten? (A)utomatisierung: Welche Teilaufgaben des 3D-Designs interaktiver 3D-Druck-Objekte, bspw. das Routing elektrisch leitfähigen Materials in isolierendem Material oder die Berechnung von Stützstrukturen für erwünschte Elastizität, lassen sich automatisieren und welche neuen oder weiterentwickelten Algorithmen sind dafür nötig? Diese Forschungsfragen sollen im Rahmen des Vorhabens konkret für zwei Computereingabe-Modalitäten bearbeitet werden: (i) Berührung bzw. Berühr-Gesten (z.B. Anfassen, Greifen) und (ii) Deformation der 3D-gedruckten Objekte (z.B. Biegen, Drücken). Die Beantwortung der Forschungsfragen soll in die durchgehende Unterstützung der Erstellung entsprechender interaktiver 3D-Druck-Objekte münden, vom herkömmlichen 3D-Entwurf über den integrierten Interaktions-Entwurf sowie über die automatisierte Detail-Ausgestaltung bis zur Herstellung in einem 3D-Druck-Arbeitsgang mit mehreren kommerziell verfügbaren Materialien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen