Die Muster, Strukturen und Funktionsweisen der Natur sind eine nie versiegende Quelle der Inspiration. Unser Projektseminar „Artificial Skins and Bones“ nahm daher zunächst die Bauweise unserer eigenen Körper in den Blick, um nach Elementen zu suchen, die wir in der Gestaltung künstlicher Körper anwenden könnten. Die Idee zu diesem Projekt entstand in Kooperation mit Ottobock, dem Weltmarktführer für Prothesen. Durch Workshops mit Techniker_innen und Physiotherapeut_innen der Firma, Interviews mit Amputierten und einen Besuch der Forschungs-und Produktionsabteilungen in Duderstadt erweiterten wir unseren Themenbereich: die Sprache der Sinne, die Interaktion mit künstlichen Körperteilen und nicht zuletzt die Ästhetik künstlicher Körper im Verhältnis zur Ästhetik natürlicher Körper. Diese Ideen und Erfahrungen brachten neun Projekte hervor.

Interaktive Farb- und Mustererzeugung auf tragbaren Textilien

Das Vorbild des Materialexperiments ist der geheimnisvolle Oktopus. Seinen Jagderfolg verdankt er kräftigen Fangarmen und nicht zuletzt seiner Tarnung.
Menschen verändern ihre Hautfarbe meist unwillkürlich, zum Beispiel in peinlichen Situationen, bei Angst oder körperlicher Anstrengung. Tiere hingegen können solche Farbänderungen gezielt einsetzen, um sich zu tarnen, sich aufzuwärmen oder um zu kommunizieren.
Der Prototyp kombiniert farbverändernde Materialien mit Muskelsensoren zu einem hautähnlichen Material, dessen Farbe oder Muster sich durch Muskelaktivität beliebig regulieren lässt. Eine zweite Haut mit neuartigen visuellen Möglichkeiten.

Interaktive Gestricke

In dem Projekt Trans.fur wurden intelligente textile Strukturen entwickelt, die ihre Wasserdurchlässigkeit beim Kontakt mit Feuchtigkeit durch eine Veränderung ihrer Oberflächenform adaptieren.
Vorbild dafür war die menschliche Haut. Ihre materiellen und sensorischen Eigenschaften machen sie zu einem interaktiven Sinnes- und Regulationsorgan, das den Körper zugleich schützt und seinen Temperatur- und Feuchtigkeitshaushalt steuert. Besonders nützlich erschien die Arbeit mit gestrickten Textilien. Unterschiedliche Maschengrößen, die an Hautporen erinnern, können die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit durch eine gelenkte Kontraktion reduzieren. Denkbare Einsatzgebiete des Textils sind der Mode- und Heimtextilbereich.

Bei meinem Projekt handelt es sich um ein Materialexperiment, das mit Mikrotechnik, Temperatur und Naturfasern arbeitet. Ich habe Prototypen hergestellt, die Veränderungen der Raumtemperatur wahrnehmen und Wärme produzieren können.
Diese Proben experimentieren mit einer Verbindung von Naturfasern (Wolle oder Baumwolle) und Spezialgarnen aus Edelstahl oder Kupfer, die mithilfe unterschiedlicher Techniken verwebt werden (Köper, Leinwandbindung, Doppelgewebe und Inlay). Eingelassene Temperatursensoren und Leitfäden gestatten die Wärmeregulierung über einen Arduino Uno-Microcontroller.
Ziel des Experiments war eine funktionale und ästhetisch variierbare Einheit von Naturfasern und leitfähigen Garnen.

Adaptive Gestaltungstrategien für materialbasierte Mikroarchitekturen

Mithilfe algorithmischer Formmodellierung und dem 3D-Druck-Verfahren untersucht Naturanslations die Potenziale organisch inspirierter Materialarchitekturen.
Natürlich gewachsene Strukturen adaptieren ihre Formbildungslogik: Gewebestrukturen verdichten und lockern sich punktuell oder ändern die Wachstumsrichtung, so variieren sie ihre Eigenschaften und passen sich veränderten Anforderungen an.
In der gestalterischen Übersetzung des Vorgangs übernimmt die digitale Steuerung von Parametern wie der Materialdichte die Variation der Materialeigenschaften. Der 3D-Druck realisiert die komplexen Mikrostrukturen, dabei gleicht die schichtweise Materialaddition des Druckes natürlichen Wachstumsprozessen.

Audio Gait übersetzt Gehbewegungen in ein auditives Feedback. Das mobile System ist eine unkomplizierte Lernhilfe für das Training mit einer Unterschenkel-Prothese.
Sensoren erfassen die Bewegungen der Patient_innen. Mithilfe eines Smartphones werden diese Daten in ein akustisches Feedback umgewandelt. Das intuitive Sounddesign spiegelt kontinuierlich die ideale Bewegung des Körpers: Ein sanftes Klopfzeichen signalisiert das Aufsetzen des Fußes, an- oder abschwellende Töne weisen auf Fehlhaltungstendenzen hin (z.B. eine Außenrotation des Fußes).
So wird der Rhythmus des Gehens autonom gefestigt und chronischen Langzeitschäden vorgebeugt. Auch eine Verbindung mit individueller Lieblingsmusik ist denkbar.

Dynamische Rehabilitation für Amputierte der unteren Extremitäten

Das Gehenlernen mit einer Prothese ist ein langwieriger Prozess zwischen Patient_in, Physiotherapie und Orthopädietechnik.
active ist ein digitales Service-Konzept zur systematischen interaktiven Koordinierung dieses Prozesses. Den Patient_innen stellt es sensorisch erfasste Bewegungsdaten und Videoaufnahmen für das selbstständige Training zur Verfügung. Im Gegenzug liefert dieses Training kontinuierlich aktuelle Daten, die Therapie und Prothesentechnik gezielte Hinweise für die Anpassung des Trainingsplans und der Prothese an die Hand geben.
active generiert somit einen Kreislauf, in dessen Mittelpunkt die Motivation, Autonomie und Mobilität der Patient_innen steht.

Die digitale Prothese

Prothesenträger_innen sind im Umgang mit digitalen Geräten eingeschränkt: Maus, Tastatur und Touchscreen sind nicht auf sie abgestimmt. Es ist ihnen aber oft noch möglich, Gesten ihrer Phantomhand muskulär anzusteuern. Stellt man eine Schnittstelle zwischen Armmuskeln und Digitalem her, eröffnen sich neue Möglichkeiten.
Shortcut ist ein Armband, das die Ansteuerung der Phantomhand mit einem optischen Sensor verbindet und in eine berührungslose Computersteuerung übersetzt. Beispielsweise bewirkt ein Tippen von Daumen und Zeige- bzw. Mittelfinger einen Links- oder Rechtsklick, ein Schnipsen schließt das aktive Fenster.
Es eröffnen sich neue Freiheiten am Arbeitsplatz – und potenziell auch in anderen Bereichen.

Die Vielfalt der Berührung

Über die Haut können wir Bewegungen, Formen oder Oberflächen schnell und präzise erfassen. Dabei bleibt die Berührung selbst vage und aufgrund ihrer Komplexität schwer beschreibbar. Zwei Explorationen erforschen die kommunikativen Potenziale dieser taktilen Empfindsamkeit und stellen sie in einen exemplarischen Produktbezug:
Sens_mat ermöglicht das passive taktile Erkennen von Materialien, wenn ein direktes Berühren nicht möglich ist. Ein Armband erzeugt mechanische Impulse, die als Materialeigenschaften interpretiert werden können.
Sens_dia erleichtert die Beschreibung im Bereich der Schmerzdiagnostik. Ein dumpfer Druck, ein Pulsieren oder Hämmern kann taktil nachgestellt und dem Arzt vermittelt werden.

Prothesen können einen unerwünschten ästhetischen Nebeneffekt haben: Je menschlicher sie aussehen, desto ansprechender wirken sie. Überschreitet das Design jedoch eine bestimmte Ähnlichkeit, schlägt diese Akzeptanz in das Gefühl des Unheimlichen um.
Wir haben untersucht, wie dieses Phänomen des Unheimlichen („Uncanny Valley“) durch gezielte Materialgestaltung kontrolliert, verstanden und im Designprozess bewusst berücksichtigt werden kann.
In diesem subtilen ästhetischen Feld können schon diskrete Veränderungen der Farbe, Oberflächenstruktur und Materialoptik bzw. -haptik ganz entscheidende subjektive Wirkungen entfalten. Diese gilt es nun weiter zu erkunden.