Bauhaus 4.0 „Digital Fabricreation“

Das Projekt Bauhaus 4.0 wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der dritten Förderlinie zur digitalen Hochschulbildung finanziert | Wintersemester 2021/2022

„Bauhaus 4.0“ ist ein kollaboratives Forschungsprojekt der weißensee kunsthochschule berlin (Produktdesign, Textil- und Material-Design, Künstlerisch-Gestalterische Grundlagen) und der TU Berlin (Pädagogische Psychologie). Es lief von 2020 bis 2022, und die Ergebnisse werden seit 2023 als Teil der digitalen Werkstatt in die Lehre integriert.

Im Fokus stand die Frage, wie eine künstlerisch-gestalterische Lehre mit digitalen Technologien gestaltet werden kann, die hybride Lernräume nutzt und die Werkstattarbeit ins Zentrum stellt. Besonders wichtig war ein niederschwelliger Zugang für Studierende ohne Vorwissen oder technologisches Selbstvertrauen. Das physische Zentrum bildet die Rapid Prototyping Werkstatt mit zwei 6-achsigen Roboterarmen (UR5e). Studierende erforschen hier, wie ein Roboterarm als Ausgangspunkt für iterative gestalterische Experimente dienen kann. So entstand ein hybrider Lehr- und Lernraum, in dem analoges und digitales Arbeiten ineinandergreifen.

Im Forschungsprojekt dokumentierten Studierende ihren Lernprozess selbstbestimmt in speziell entwickelten ePortfolios auf der Plattform „Notion“. Dies ermöglichte den Austausch und die gemeinsame Reflexion individueller Erfahrungen. Vier Kameras pro Roboterarm zeichneten alle Experimente auf, und ein automatischer Upload-Prozess speicherte Videos, Programmcodes und Verschlagwortungen auf „Notion“. Ergänzend stellten die Studierenden kuratiertes Material wie Voruntersuchungen, Prozessüberlegungen und Fotos bereit, um Erkenntnisse und Fehler zu reflektieren. Aus diesen ePortfolios und Versuchsdokumentationen wurden Open Educational Resources (OER) für ein digitales Prototyping-Basiswissen extrahiert. Sie erleichtern nachfolgenden Studierenden den Einstieg in die Arbeit mit dem Roboterarm und ermöglichen eine kontinuierliche Wissensweitergabe.

Bauhaus 4.0 „Digital Fabricreation“: Die Fallstudie „Digital Fabricreation“ beschäftigte sich mit der konzeptionellen Verortung und Bewertung digitaler Fertigung im Produktdesign. Um dies exemplarisch an Holzverarbeitungsprozessen zu untersuchen, wurden unterschiedliche Holzbearbeitungsmaschinen, wie Bandschleifer, Oberfräse, Bohrmaschine und robotische Greifer, beschafft und integriert – eine Art Fabrikationslabor eingerichtet. Anschließend wurde sich in der letzten Phase auf die Entwicklung von ganzheitlichen Konzepten konzentriert, die das Potenzial der digitalen Fertigung innerhalb eines industriellen Produktionsmodells erforschten.

Betreuung: Betreuung: Jörg Hugo, Konrad Jünger, Prof. Nils Krüger, Andrea Rossi

Studierende: Leandra Balliel, Nick Geipel, Marius Greiner, Leopold Max Heimpel, Felix Henßler, Yunhwa Lim, An-Gou Liu, Manuel Löhmann, Ilija Majcen, Minh Phuc Pham, Lotte Schlör, Leon Schoeler

Frässtrukturen

In der ersten Aufgabe näherten sich die Studierenden durch zweidimensionale Fräsübungen der Roboter-Thematik. Die Studierenden untersuchten verschiedene Ansätze zur Implementierung von Helligkeitsgradienten in Form einer Punktverteilung. In der Übung wurden beschichtete MDF-Platten mit den Maßen 20x20cm und ein 3,2mm Bohrer verwendet, um verschiedene Helligkeitsstufen zu erzeugen. Neben der Variation der Bohrungsdichte wurde in der Übung auch die Verwendung unterschiedlicher Werkzeugspitzen untersucht, um verschiedene materialbedingte Effekte zu erzielen. Die Geometrie des Werkzeugs, z. B. ein konischer Fräser oder eine Trennscheibe, konnte verwendet werden, um Löcher oder Linien unterschiedlicher Größe und Länge zu erzeugen. Dadurch konnte eine größere Bandbreite an Helligkeitsstufen erzeugt werden, was zu komplexeren und dynamischeren Mustern führte.

Holzverbindungen

Die zweite Aufgabe konzentrierte sich auf die Anwendung digitaler Fabrikationstechniken mit Hilfe des Roboter-Fertigungslabors. Studierenden sollten mit dem Roboterarm Holzverbindungen entwickeln. Diese Aufgabe verlangte von den Studierenden, mit verschiedenen Verbindungsarten wie Zapfen und Zapfenloch oder Überlappung sowie mit digitalen Konstruktionskonzepten wie modularen Systemen und Aggregationen zu experimentieren. Durch diesen Prozess konnten die Studierenden die Präzision und Wiederholbarkeit des Roboterarms nutzen, um komplexe und präzise Holzverbindungen herzustellen.

Generative Designkonzepte

Die dritte und letzte Phase konzentrierte sich auf die Entwicklung von
ganzheitlichen Konzepten, die das Potenzial der digitalen Fertigung innerhalb
eines industriellen Produktionsmodells erforschten. Aufbauend auf ihren
Kenntnissen über Holzverbindungen und digitale Konstruktionstechniken
sollten die Studierenden von einzelnen Objekten und Verbindungen sich nun
größere Konzepte auf der Grundlage von computergestützten, generativen
Designparadigmen erarbeiten.
Eine Gruppe erweiterte ihr Konzept der Aggregationsprozesse, um einen klaren
Anwendungsfall zu schaffen und den Benutzern eine feinkörnige Kontrolle
über die Positionierung einzelner Elemente im Raum zu geben. Dieser Ansatz
ermöglichte die Schaffung komplexer und dynamischer Strukturen, die leicht
an spezifische Bedürfnisse und Vorlieben angepasst werden konnten.
Andere Studierende konzentrierten sich auf den Bau großformatiger Modelle,
die die unterschiedlichen Eigenschaften ihrer flexiblen Holzverbindungen
nutzten. Die so entstandenen Strukturen wiesen spezifische Eigenschaften auf,
wie z. B. eine anisotrope Biegefähigkeit, die die Schaffung einzigartiger und
dynamischer Formen ermöglichte.