modul-prototyp

nachdem nun einige der wichtigsten probleme gelöst wurden, war es möglich einen ersten modul-prototypen zu bauen. dieser ist zwar bisher nur in der lage auf mechanischen druck zu reagieren, ermöglicht aber das testen der technischen abläufe und umsetzbarkeit.

um die vordere druckscheibe des moduls zu befestigen und gleichzeitig beweglich zu lagern, wird eine art federstab, ähnlich einem stossdämpfer benötigt. dieser besteht aus einer hülse mit einem eingeschobenen stab und einer darüber gespannten druckfeder. die hülse ist an der modulbox und der stab an der druckscheibe befestigt und soll bei druckeinwirkung in die hülse gleiten. die metallfeder dient dazu die platte wieder in ihren ursprungszustand zurück schieben zu können. leider gibt es in der praktischen ausführung schwierigkeiten. schon durch kleinere abweichungen in der lage des stabes zur hülse, beginnen diese sich zu verkanten und eine bewegung der druckscheibe ist nicht mehr möglich. wenn das modul senkrecht steht, ist das auf die federstäbe wirkende moment ein zusätzliches erschwernis, welches das verkanten noch verstärkt. ein lösungsansatz ist das vergrössern des hülseninnendurchmessers dadurch könnten kleinere ungenauigkeiten ausgeglichen werden. das problem des moments lässt sich auf diese weise allerdings nicht lösen. dafür wäre eine aufwändigere mechanik bzw. unterkonstruktion nötig, die sich unter umständen auch im erscheinungsbild der module stärker niederschlagen würde. um dies zu vermeiden, ist es sinnvoller die module waagerecht, beispielsweise als deckenelement, zu lagern. dadurch würde ein moment verhindert und es wirken nur lineare kräfte auf die federstäbe.

die wirkung der extender-komponenten im zusammenspiel mit dem gfk ergab weitere erkenntnisse. farbe und kontur erhalten durch das gfk einen opaken verwischeffekt. diese filterwirkung kann durchaus vorteile für eine weiche farbmischung haben und ermöglicht gleichzeitig kleinere ungenauigkeiten sowie mechanische elemente zu verbergen. dadurch kann das modul in der wahrnehmung einen ganz puren eindruck erzeugen. der grad an transparenz, struktur und haptik des gfk wird dafür aber noch weiter untersucht.

foto: leokimbus

foto: leokimbus

foto: leokimbus

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quergedacht ...

grafik: leokimbus [mehr dazu unter 'ideenskizzen']

top cups pp

das unternehmen akzenta aus chiasso in der italienischen schweiz, hat sich bereit erklärt das projekt 'sensory360' zu unterstützen. dazu wurde eine musterprobe mit einigen polypropylenbechern, in verschiedensten farben zur verfügung gestellt. lediglich schwarze und weisse pp-becher in der benötigten grösse von 0,18l wären zur ergänzung noch wünschenswert. sobald die neuen becher zu extendern verarbeitet wurden, sind sie bereit in die ersten prototyp-module eingesetzt zu werden und bieten dabei mannigfaltige farbkombinationsmöglichkeiten.

foto: leokimbus

glasfaserverstärkter kunststoff

wie im post 'voraussetzungen für modulbau' bereits erwähnt, sollen für den bau der modulbox die eigenschaften des glasfaserverstärkten kunststoffes [gfk] untersucht werden. für die herstellung der gewünschten gfk-teile waren einige arbeitsschritte nötig. 

schritt 1 formbau | für die modulbox wird ein kastenförmiges gfk-bauteil benötigt. darin werden die extender untergebracht und es dient gleichzeitig zur aussteifung. darum mussten zunächst sperrholzformen gebaut werden, in die später glasfasern eingelegt und laminiert werden können. zu beachten war dabei, beschichtetes holz mit einer möglichst glatten oberfläche zu verwenden. um beim laminieren besser lufteinschlüsse zu erkennen, eignet sich eine schwarze bzw. dunkle farbe der beschichtung am besten. es ist zudem erforderlich die innenkanten mit acryl zu verfugen und so abgerundete kanten zu erzeugen, diese lassen sich wesentlich leichter laminieren.

foto: leokimbus

schritt 2 'trennen' | bevor laminiert werden kann, müssen die sperrholzformen mit versiegler und trennmittel behandelt werden. dies ist notwendig zum schliessen der poren und um eine dauerhafte verbindung zwischen gfk und der holzform zu unterbinden. die beiden lösemittelhaltigen flüssigkeiten werden jeweils dreimal aufgebracht und einpoliert.

schritt 3 faserzuschnitt | als nächstes wird das glasfasergewebe zugeschnitten. je nach art und beschaffenheit werden unterschiedlich viele lagen gebraucht, um eine bestimmte materialstärke des bauteils, in dem fall ca. 2mm, zu erreichen. bei der ersten testvariante [weisse form] wurde ein feineres gewebe verwendet, dafür wurden acht lagen benötigt. bei der zweiten testvariante [dunkle form] wurde eine lage feines und zwei lagen gröberes gewebe verwendet. beim zuschnitt des glasfasergeflechts sollte eine toleranz mit bedacht werden. das material lässt sich nicht 100% genau zuschneiden und franzt leicht aus bzw. verzieht sich.

foto: leokimbus

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schritt 4 anmischen | das kunststoff-polymer wird erst kurz vor der verarbeitung, aus zwei monomeren [harz und härter] im verhältnis 10:3 angemischt. bei dieser sogenannten polyaddition handelt es sich um eine exotherme reaktion, d.h. es wird dabei chemische energie in form von wärme frei. daher sollten immer nur kleinere mengen angemischt werden, sonst kann es zu einer starken erhitzung und dadurch auch zu vorzeitigem aushärten des kunststoffgemisches kommen. der härter hat eine starke farbigkeit, die sich später auch im gfk-bauteil niederschlägt.

foto: leokimbus

schritt 5 laminieren | nachdem eine schicht des polymers in die formen aufgetragen wurde, werden immer kreuzweise die glasfaserzuschnitte eingelegt. nach jeder lage wird mit einer lammfellrolle neues harzgemisch darauf laminiert. mit hilfe einer entlüftungsrolle sollte eingeschlossene luft zum entweichen gebracht werden. die unterschiedlichen gewebearten saugen dabei auch unterschiedlich viel harz auf und müssen je nach beschaffenheit sorgfältig entlüftet werden. daher ist der zeitaufwand für die herstellung der unterschiedlichen gfk-teile, trotz unterschiedlich vieler lagen, in etwa gleich gross. das glasfasergewebe erhält erst durch auftragen des polymers seine transparenz, zuvor erscheint es in einem weiss-silbernen glanz und ist undurchsichtig. möglich ist dies durch die veränderte lichtbrechung.

foto: leokimbus

schritt 6 entformen | nach dem aushärten des gfk, dessen dauer stark von der temperatur abhängig ist, wird die verschraubung der formen gelöst und die sperrholzplatten entfernt. nun können die acrylreste von den kanten abgezogen und die ränder besäumt werden.

foto: leokimbus

am ergebnis gilt es bei den weiteren versuchen zu feilen, so gibt es noch einige eingeschlossene luftblasen, schlieren durch ausgefranzte fasern und bereiche in denen das harz verlaufen ist. die transparenz der bauteile ist so zu gering, dadurch würden die extender in der tiefe unter umständen zu stark verschwimmen bzw. zu schlecht sichtbar sein. dabei ist der kasten mit den acht dünneren lagen im allgemeinen sauberer verarbeitet. die farbe des härters schlägt sich weniger stark nieder, zudem weist er weniger gewicht auf und ist etwas transparenter. um die lichtbrechung weiter positiv zu beeinflussen, können nun weniger gewebelagen verwendet, lufteinschlüsse minimiert und versucht werden noch glattere flächen z.b. durch schleifen und polieren zu erzeugen. auch die raue innenseite der bauteile bietet noch potenzial die transparenz zu verbessern.

foto: leokimbus

begriffe ...

grafik: leokimbus [mehr dazu unter 'grundlagen']

weiterführende erkenntnisse

vom papier lernen war die devise, um das problem der fehlerhaften expansion bei den 0,18l-extendern zu lösen. mit einem simplen knick in den stegen des 'standard-extenders' kann das ungewollte wölben nach innen verhindert werden. die ausdehnung funktioniert so auch in verbindung mit einem 'offenen extender' tadellos. dadurch ist es nicht mehr unbedingt nötig auf die 0,2l-becher zurückzugreifen, was wiederum mehr farbkombinationen bei den komponenten und weniger modultiefe ermöglichen würde.

eine weitere erkenntnis betrifft den 'offenen extender'. bei diesem wurde anstatt des bodens, der obere teil des bechers entfernt. er besitzt zwar etwas weniger eigenspannung, dafür können die komponenten noch einfacher zusammengesteckt und vor allem mit dem unterbau verschraubt oder vernietet werden. die 'offenen extender' sind auf diese weise vor dem verrutschen gesichert.

foto: leokimbus

foto: leokimbus

foto: leokimbus

voraussetzungen für modulbau

nach dem schrittweisen erarbeiten von zusammenhängen, funktionsweisen und erscheinungsbildern, galt es nun einige rahmenbedingungen für das angestrebte ziel des sensorischen objektes festzulegen. das hauptaugenmerk liegt darum nun auf der entwicklung eines wandmoduls mit einer feldfläche von 50x50cm. je nach zusammenstellung der extender-typen und der daraus resultierenden stärke der ausdehnung, könnten module mit 3x3, 5x5 oder 7x7 komponenten entstehen. als auslöser der expansion sollen temperatur, luftdruck oder wind- bzw. mechanischer druck genutzt werden. ausserdem sind verschiedene farbkombinationen möglich. am ende werden mehrere module entstehen, die in diesen drei punkten variieren und sich in verschiedenen kombinationen zusammenfügen lassen.

modulvarianten | grafik: leokimbus

foto: leokimbus

während der vorbereitungen zum bau eines ersten prototyp-moduls traten allerdings mehrere probleme auf. das material für die modulbox benötigt bei der angestrebten grösse und nutzung eine gewisse steifigkeit, gleichzeitig sollte es sauber gefügt werden können. dabei stösst das bisher verwendete plexiglas an seine grenzen. der lösungsansatz beruht auf glasfaserverstärktem kunststoff [gfk]. dieser ist weniger transparent, dafür aber wesentlich stabiler. ein weiteres problem stellen die 'standard-extender', welche aus 0,18l-bechern gebaut werden, dar. durch ihre geringere höhe ist es möglich die modultiefe zu verringern, gleichzeitig tritt aber des öfteren fehlverhalten bei der expansion auf. dabei wölben sich einige stege nach innen anstatt nach aussen, was ein ungleichmässiges bild erzeugt. bei den 0,2l-extendern tritt dieses fehlverhalten nur verschwindend gering auf, vermutlich liegt das an der anderen formgrösse bzw. der lage der seitenrillen. die kombination mit 'offenen extendern' steigert das problem sogar noch, da die ausdehnung des 'standard-extender', folglich auch die spannung der stege, benötigt wird um den 'offenen extender' zu expandieren. eine mögliche lösung ist, wieder die 0,2l-extender zu nutzen. dies bedeutet aber auch wieder mehr modultiefe und weniger flexibilität in der farbwahl, denn die 0,2l-becher sind nur in weiss und transparent erhältlich. die beschaffung von farbigen bechern aus polypropylen ist eine weitere schwierigkeit. es gibt nicht einmal eine handvoll hersteller, welche die benötigten farben in dieser materialität anbieten und die meisten sind auf grosshandel ausgerichtet. dennoch wird sich auch dafür eine lösung finden.

modul-komponente | grafik: leokimbus

modul-komponente | grafik: leokimbus

additive kombination

durch kombinieren der einzelnen extender-typen können sich deren stärken gegenseitig ergänzen. das verbinden ist ganz simpel über zusammenstecken realisierbar und es kann ohne grösseren aufwand ein extender-typ aus der komponente entfernt oder zugefügt werden. bei expansion des moduls wird, je nach bereich, unterschiedliche dichte erzielt. gleichzeitig entsteht eine sehr ästhetische grafische wirkung, die durch ein entsprechendes licht- und schattenspiel noch zusätzlich an atmosphäre gewinnen könnte.

die problematischen klebestellen zur befestigung der extender wurden zudem in diesem modell durch stabilere verschraubungen ersetzt.

narzissen | original: sonja pieper | quelle: www.flickr.com | alle rechte vorbehalten

foto: leokimbus

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einblicke ...

foto: leokimbus [mehr dazu unter 'impressum']

extender-typen

aus der vorangegangenen extender-modifikation haben sich nun drei grundtypen der extender ergeben. alle drei erzeugen bei expansion unterschiedliche erscheinungsformen. der 'standard-extender' schafft eine mittlere ausdehnung und ist vielseitig einsetzbar, in den vorherigen posts wurde dieser mehrfach näher beleuchtet. der zweite typ ist der 'offene extender', welcher an eine sich öffnende blüte erinnert. dieser kann eine starke, weniger verdichtete ausdehnung erzeugen. dafür wird in einem extender-modul auch mehr platz benötigt, da die abstände grösser sein müssen, um eine gegenseitige behinderung der 'offenen extender' zu vermeiden. bei dem dritten typ handelt es sich um den 'negativ-extender'. dieser ist als einziger in der lage, eine negative ausdehnung und damit eine innere verdichtung zu erzeugen. dadurch kann dieser extender-typ sehr eng aneinander gestellt werden. sein funktionsprinzip gleicht dem einer blende und ähnelt in der aufsicht an die regenbogenhaut des auges. da er sich nur nach innen ausdehnen kann, kommt es aber auch zu keiner überlagerung mit umliegenden extendern.

vor allem aber, lassen sich die drei typen miteinander kombinieren, die entstandenen komponenten eröffnen wiederum neue möglichkeiten.

foto: leokimbus

african daisy | original: sarah jones | quelle: www.flickr.com | alle rechte vorbehalten

regenbogenhaut auge | original: scott robinson | quelle: www.flickr.com | alle rechte vorbehalten

quergedacht ...

grafik: leokimbus [mehr dazu unter 'ideenskizzen']

gewichtsverteilung

mit einem weiteren extender-modul, bestehend aus kleineren und dickwandigeren extendern sollte ein modell geschaffen werden, welches erst ab einer bestimmten druckbelastung, beispielsweise durch das gewicht eines menschen, eine ausdehnung der extender zulässt. dafür war es wichtig auch punktuelle gewichtseinwirkungen möglichst gleichmässig zu verteilen. je mehr extender den druck gleichzeitig aufnehmen, desto geringer fällt die expansion jedes einzelnen aus.

das neue modell reagierte durch diese methode tatsächlich erst als es mit dem gewicht einer person belastet wurde und passte sich der fussform weitgehend an. beim stehen hat man ein etwas schwammiges gefühl und muss sich auch etwas auf balance konzentrieren. daher ist hier unter umständen eine orthopädische nutzung, die hilft das balancegefühl zu verbessern, denkbar.

ein problem was deutlich wurde ist die befestigung der extender, durch die geringe auflagefläche und teilweise durch die chemischen eigenschaften des polypropylen, ist die verklebung derzeit noch ein grosser schwachpunkt.

foto: leokimbus

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