Drucken des ersten Prototypen

Der Rost

Ein Rost in der gewünschten Grösse aus echtem Metall zu fertigen wäre ziemlich schwierig und zeitaufwendig. Dadurch dass ich den Rost in einem Chrom-Finish haben möchte übersteigt dies auch meine Schweissfähigkeiten. Auch ein 3D-Druck von einer solch feinen und runden Struktur stellt eine gewisse Herausforderung dar. Ich versuchte diesen somit gleich als erstes Modell auf meinen heimischen 3D-Druckern auszudrucken. Dazu teilte ich die die Elemente der Ringe jeweils in der Mitte, um so die Überhänge welche oft in schlechter Qualität oder viel Stützmaterial resultieren, zu verhindern. Durch diese Vorgehensweise musste ich die Hälften jedoch anschliessend sorgfältig miteinander Verkleben.

Das Gehäuse

Das Gehäuse trennte ich ebenfalls auf, um es möglichst optimal drucken zu können. Um eine passgenaue Verleimung zu garantieren inkludierte ich zylindrisch zulaufende Bolzen, wie ich sie bei der Formtrennung bei Gussformen und Gussmodellen kennengelernt habe. Dies erlaubt es auch, das Modell bereits zusammenzustecken ohne es bereits kleben zu müssen und es so bereits testen zu können.

Tests für die Lackierung der 3D-Druck Bauteile

Das Ziel meines Projektes ist es, einen Prototypen zu präsentieren, welchem man die Fertigung mittels 3D-Drucker nicht ansieht. Dies testete ich an dem Vorab-Prototyp, um Erfahrungen zu sammeln und zu schauen, was funktioniert und was nicht. Ich machte somit meine Versuche mit einem Polyesterspachtel und einem Filler- und Haftgrund-Spray. Den Filler habe ich mehrmals aufgetragen und wieder mit Nass-

Danach teste ich zwei Acryllacke. Ein Eierschalen-Weiss für das Gehäuse und einen Chrom-Spray für den

Überarbeitung der Gehäuseform

Die Überarbeitung des 3D-Drucks hat gut funktioniert und die Sprühfarben ergaben einen guten Finish. Die Stelle des Gehäuses die ich lackiert habe erzeugt eine glaubwürdige Attrape eines tatsächlichen Endproduktes ab.

Ich wollte nun die Gehäuseform nochmals überarbeiten und das Gehäuse noch kompakter und runder gestalten. Ich skizzierte das neue Gehäuse und setzte es im CAD um.

Nach der Umsetzung im CAD gefiel mir die Form nicht und ich verfolgte diese nicht weiter. Zudem war das Gehäuse der ersten Version bereits sehr kompakt und bei noch kleinerem Volumen würde das Management der Abwärme noch schwieriger.

Besprechung der Gehäuseform

Mit Andreas besprach ich nochmals das Gehäuse. Die vielen Radien lassen die Flächen die von Oben kommen verfliessen und erzeugen dadurch eine gewisse Unruhe. Mittels Klebeband sprachen wir über den Verlauf der Kanten und Flächen und ich setzte mich nochmals an die Überarbeitung der Form.

Erneute Überarbeitung der Gehäuseform

Die Besprechung half sehr, die Form der ersten Version erneut anzugehen und die Flächen klarer zu definieren. Ich setzte mich somit erneut an die erste Version und arbeitete an einer klareren Form während ich mich erneut von den KI-Bilder inspirieren liess.

Umsetzung der finalen Gehäuseform

Die überarbeitete Form gefiel mir sehr und ich druckte das neue Gehäuse Zuhause auf meinen 3D-Druckern. Ich konnte dabei sehr von meinen Erfahrungen des ersten Prototypen profitieren.

Ich habe festgestellt, dass das Drehgelenk trotz der Oberflächenbehandlung noch funktioniert und deshalb verleimte ich das neue Gehäuse komplett mit Epoxidharz.

Anschliessend folgte wieder ein aufwendiger Prozess von Spachteln, Schleifen, Fillern Primern, wieder schleifen, abkleben und wieder Primern.

Als ich zufrieden war mit der Glattheit der Oberfläche widmete ich mich der Farbgebung. Beim neuen Modell habe ich mittels einer Kerbe das Heizelement angedeutet und dieses wollte ich in Reinweiss einfärben, um ein Keramik-Heizelement zu repräsentieren. Somit sprühte ich das Gehäuse zuerst Weiss und deckte danach die Heizelemente mittels 3D-gedruckten Schablonen ab. Die Farbe habe ich nach sechs Schichten nochmals mit sehr feinem Nassschleifpapier abgeschliffen und anschliessend erneut 5 Schichten aufgetragen. Dabei habe ich nach jeder Schicht überprüft, ob das Gelenk noch funktioniert und sonst nachgeschliffen.

Anschliessend stand noch der heikle Teil des Einfärbens der Bedienungsoberfläche an. Ich machte dazu einige Versuche mit einem schwarzen Edding, einem permanenten Filtzstift für Kunststoff und dem auftragen einem schwarzem Acryl-Lack mit feinen Pinseln. Zudem druckte ich eine Schablone, welche lediglich die einzufärbenden Erhöhungen freigibt. Ich habe mich dann für die Stifte entschieden, da die Acryl-Farbe ein zu grosses Risiko darstellte. Zudem habe ich mich für eine knallige Farbe für den Drehknopf entschieden, da mir Schwarz zu kontrastreich und Eierschalenweiss zu eintönig war. Das gewählte Orange fand ich passend.

Umsetzung des Holzsockels

Der Holzsockel, welcher zugleich ein Krümmelauffangbehälter sein soll habe ich ebenfalls im CAD gezeichnet und wollte diesen mittels handgeführten Maschinen umsetzten. Als ich mich bei einem Kommilitonen der Schreiner gelernt hatte nach dem besten Vorgehen erkundigte, riet er mir diese gleich mit der CNC-Maschine zu fertigen. Diesen Rat beherzigte ich und programmierte die Fräsung.

Ich habe dabei gleich zwei Versionen umgesetzt, jedoch habe beide so gestaltet, dass sie per Hand einfach umzusetzen sind. Ich wusste somit, dass ich noch eine dritte Version machen werde. Nun konnte ich jedoch an den beiden Sockeln die Oberflächenbehandlung testen. Eines behandelte ich mit einem Öl und das andere mit Wachs.

Das Öl veränderte die Farbe des Holz deutlich stärker und machte es dunkler. Der Finish den der Wachs dem Holz verleit gefällt mir besser und passt mehr zu dem Eierschalenweiss des Gehäuses.

Ich überarbeitete den Sockel somit nochmals im CAD und sorgte dabei dafür, dass die Rundung des Sockels zugleich den Winkel des Aufklappens vom Gehäuse bestimmt. Somit sorgt der Sockel auch dafür, dass sich die Vorderseite des Toasters nur bis auf 75 Grad öffnen lässt und das Gehäuse damit nicht auf der Standfläche aufliegt. Vor dem Auftragen des Wachses musste ich die Vertiefung noch etwas schleifen bis der Toaster gut in den Sockel passte.

Erneute Umsetzung des Rostes

Da ich nicht vollends zufrieden war mit der Präzision der Verleimung des Zuhause gedruckten Rostes entschied ich mich, diesen erneut aus Nylon auf dem Fiuze-Drucker der Schule zu drucken. Dieser ermöglicht es, solche Strukturen in einem Stück zu drucken.

Einbau eines Motors zur Demonstration der Funktionsweise

Durch die Fragen, welche mir Leute bei dem Aufzeigen meines Konzeptes stellten, wurde mir klar, dass ich das Prinzip des Rotierens deutlicher machen möchte. Ich recherchierte somit nach kleinen Motoren mit einer niedrigen Drehzahl. Nach einiger Recherche habe ich ein passendes Modell gefunden und dies gleich mit verschiedenen Umdrehungen pro Minute bestellt: 10, 15 und 30 U/min. Dieses habe ich bereits ins neue Gehäuse eingeplant. Um das benötigte Zahnrad zur Übersetzung der Drehbewegung auf den Rost zu testen habe ich eine kleine Testversion gedruckt und konnte so die 3D-gedruckten Zahnräder immer direkt testen.

Nach dreizehn Iterationen habe ich dann endlich ein Zahnrad gestaltet, welches den Rost gleichmässig anzutreiben vermag. Jedoch gibt es auch bei dieser Version immer mal wieder einen Stör-Moment, da der gedruckte Rost aus biegbarem Plastik besteht und damit nicht genügend Steifigkeit aufweist. Für Demonstrationszwecke wird dies jedoch reichen.

Der langsamste Motor mit 10 U/min hat sich bei meinen Tests am besten geeignet und ich lötete ein Verlängerungskabel an den Motor, damit die Batteriebox mit zwei AA-Batterien bei der Werkschau besser versteckt werden kann.

Zusammensetzen aller Komponenten

Als alle Komponenten fertig waren, konnte ich den Prototypen zusammensetzen und anschliessend Fotos im Studio machen.

Zwischenfazit - Entwurf und Prototyp

Leider konnten mir in dieser Phase des Designprozesses die KI-Anwendungen wie Kaedim3D und die Photogrammetrie von KI-Bildern bei der Übersetzung des Konzeptes ins Dreidimensionale nicht behilflich sein. Somit musste ich das Konzept selbst im CAD umsetzen. Diese Arbeit machte mir jedoch Spass und ich freute mich, selbst direkt aktiv zu werden.

Die Umsetzung des Konzeptes im Material, die Verschleierung des 3D-Druckes und das Tüfteln an dem Antrieb war eine schöne Abwechslung zur Arbeit am Bildschirm. Endlich konnte ich aktiv werden und musste nicht mehr die Zeit mit der Generierung und Sortierung vieler digitaler Daten verbringen.

Die Inspirationen der KI-Bilder haben jedoch sehr geholfen die Gehäuseform zu er- und überarbeiten. Durch das Studieren der vielen Bilder habe ich viele Möglichkeiten der Gestaltung absorbiert und gewisse Aspekte habe ich dann auch direkt in meinen Gestaltungsprozess einfliessen lassen.

Mit dem Endergebnis bin ich sehr zufrieden. Ich bin positiv Überrascht von der Nachbearbeitung des 3DDruckes und es freut mich sehr, diesen Prozess mal durchgespielt zu haben. Dies zeigte mir eine neue Art der Verwendung von 3D-Druckern auf und ermöglichte mir Erfahrungen, auf welche ich in Zukunft zurückgreifen werden kann.

Durch die Verwendung von Holz und einer kontrastreichen Akzentfarbe wird dem Modell noch etwas mehr Leben eingehaucht und verleiht dem Toaster einen retro-futuristischen Look. Dass ich beim Modell auch erfolgreich einen kleinen Motor einbauen konnte, um die Funktionsweise an der Werkschau und der Präsentation besser deutlich machen zu können, freut mich zusätzlich.

Bei meiner praktischen Erprobung der zurzeit verfügbaren KI-Anwendungen konnten die bilderbasierten KI’s in der Ideenfindungsphase zur Inspirations- und Referenzsuche sowie später für die Formfindung genutzt werden und haben dabei in explorativer Weise viele kreative Anstösse ausgegeben. Dass diese KI’s sich jedoch an bereits vorhandenen Daten orientieren, macht sich bei der Suche nach Innovationspotenzial bemerkbar. Sie können lediglich durch ungewöhnliche Kombination von Bekanntem neuartige Inhalte generieren. Komplett Neues zu kreieren ist zurzeit nicht möglich. Auch die vielen Versuche auf guten Entwürfen aufzubauen oder diese aus verschiedenen Perspektiven wiederzugeben blieben enttäuschend. Je konkreter ich eine gewisse Idee als Texteingabe formulierte, desto frustrierter war ich mit den Ergebnissen.

Ich sehe diese Bild-generierenden KI-Systeme somit als bedingt steuerbare Zufallsgeneratoren, welche eine breite Palette an Inspirationen in kurzer Zeit liefern können. Für einen zielgerichteten Einsatz taugen diese in der jetzigen Form nicht. Wohlgemerkt ziehe ich dieses Fazit in Bezug auf die gestalterische Arbeit in der Produktentwicklung. Bei gestalterischen Berufen, deren Endprodukt zweidimensional bleibt, könnten diese KI-Systeme anders bewertet werden und das Investieren in das sich als neue Fähigkeit etablierende Verfassen von Prompts lohnenswerter sein.

Die textbasierte KI ChatGPT überraschte mich jedoch positiv und konnte sehr vielseitig bei der Recherche und Klärung von Fragen in Form von fortlaufenden Konversationen behilflich sein. Zu Beginn konnten damit Trends, Bedürfnisse und Marktanalysen und anschliessend die daraus erarbeiteten, verschiedenen Konzepte besprochen werden. Bei der Ausarbeitung des Konzeptes konnten Eigenschaften und Funktionsweisen von technischen Bauteilen oder Produktionsverfahren sowie mögliche Alternativen abgefragt werden. Dies ermöglicht ein schnelles Aneignen von spezifischem Wissen und damit ein schnelleres Vorankommen.

Diese Informationen und vor allem komplexe Sachverhalte sollten jedoch durch Expert:innen oder eigene Recherchen verifiziert werden, denn ab und an ergeben sich dabei auch widersprüchliche oder nachweislich falsche Aussagen. Ein Beispiel dazu stellt die einfache Frage nach den Massen einer Toastscheibe dar. Laut ChatGPT hat diese eine Dicke von 3 Zentimeter.

Ein KI-gestütztes System wie Kive.AI zur Verwaltung der vielen digitalen Daten die bei der Arbeit mit KI anfallen, wäre aus meiner Sicht ein wichtiger und zentraler Baustein im Workflow mit diesen generativen Systemen. Ich verbrachte sehr viel Zeit damit, die vielen Bilder und Informationen zu organisieren und einen Überblick zu bewahren. Der wohl zeitlich aufwendigste Teil dieser Arbeit bestand darin, meine Überlegungen zu Dokumentieren und meine Schlussfolgerungen sowie die Daten zu visualisieren.

Ich hatte einige Momenten in denen ich die KI gerne beiseite gelegt hätte und mich lediglich auf meine Gedanken, Ideen und eine gezielte Recherche verlassen hätte. Wie ich in der Konzeptionsphase merkte, musste ich dann auch selbst die Ausarbeitung der Konzepte vorantreiben. Jedoch habe ich vor dieser Erkenntnis noch zu lange versucht, die Konzepte mittels der KI weiterzuentwickeln und durch die KI visualisieren zu lassen. Dort habe ich somit eine der gesuchten Limitationen der Einbindung von KI entdeckt und ich musste die Arbeit ohne weiteren, aktiven Gebrauch der KI weiterführen.