1. Elements

1.1 Die Aufgabe

Aufgabe und Herausforderung war es ein Stecksystem aus zweidimensionalen Elementen, welche in Verbindung mit ähnlichen oder bestenfalls identischen anderen Elementen zu dreidimensionalen Objekten zusammengesetzt werden können zu entwickeln, gestalten und zu produzieren. Dabei soll die Verbindung ohne weitere technische Hilfsmittel durch ein Ineinanderstecken oder Verzahnen der einzelnen Teile erfolgen.

1.2 Das Vormodell

Als erster Schritt erfolgten analoge Vorstudien. Zunächst entwickelte ich mögliche Formen eines Stecksystems auf Papier und definierte dabei grob die wesentlichen Merkmale, wie die Größe der einzelnen Elemente, die Position der Verbindungsschlitze und mögliche Winkel. Den Schwerpunkt legte ich dabei von Anfang an auf hauptsächlich geometrische Formen, da ich ein Stecksystem entwickeln wollte, dass gleichmäßig und unendlich aneinandergesteckt werden kann.

Als zweiten Schritt wählte ich die vier überzeugendsten Elemente aus und realisierte erste Vormodelle aus starker Pappe.

Dabei stellte ich fest, dass das von einem Fünfeck abgewandelte Element, keine unendliche Form ergibt und innerhalb dieses Systems nicht jeder Verbindungsschlitz genutzt werden kann. Deshalb verwarf ich diese Idee und konzentrierte mich auf die Vertiefung der drei anderen Elemente.

1.3 Die digitale Umsetzung

Im nächsten Schritt war es nötig, die Vormodelle in Rhino dreidimensional zu realisieren. Dadurch konnte ich eine Vorstellung erlangen, wie viele Elemente zusammen wirken und ob die Steckverbindungen in größeren Dimensionen funktionieren können.

Auch das Anfertigen einer bemaßten Zeichnung der drei Elemente war hilfreich, das Stecksystem genauer zu verstehen und zu überprüfen, ob die einzelnen Elemente korrekt konstruiert sind.

1.4 Die Umsetzung am Laser

Am Laser ging es darum, die zuvor im 3D-Programm erstellten Elemente umzusetzen. Hierzu diente 3mm dickes MDF als Ausgangsmaterial. Um zu testen, ob die einzelnen Elemente sich gut miteinander verbinden lassen, laserte ich zunächst wenige Teile der Stecksysteme und veränderte sie mehrfach, bis sie zueinander passten.

Die Entscheidung, auf welches Stecksystem ich mich konzentriere und von dem ich am meisten Elemente lasere, fiel mir nach der Erstellung der 3D-Modelle ziemlich leicht.

Das Stecksystem, welches auf Dreiecken basiert ist leider weder digital noch real umsetzbar. Je mehr Teile aneinandergesteckt werden, desto schwieriger wird es, sie miteinander zu verbinden. Damit das System funktioniert, bräuchte es eine zweite Form, ähnlich wie bei einem Fußball. Diese Beobachtung hat sich auch beim Lasern von 20 Elementen gezeigt.

Das Stecksystem, das auf der Form eines Quadrates beruht, funktioniert als System sehr gut. Es ist nicht nur unendlich fortführbar; jede Steckverbindung kann genutzt werden und ist nie funktionslos. Das hat sich vor allem beim Lasern von 20 Elementen bestätigt. Jedoch ist es sehr vorhersehbar und zwischen den Elementen entsteht ein großer Freiraum, der dem System als Ganzes Stabilität nimmt.

Deshalb entschied ich mich, 100 Teile des Stecksystems zu lasern, welches auf Halbkreisen basiert. Es sieht nicht nur sehr spannend aus, sondern hat auch viel Potenzial.

1.5 Das finale Modell "Intertwined Circles"

„Intertwined Circles“ oder auf deutsch, „Verschlungene Kreise“ entstehen, wenn man die gelaserten Halbkreise auf eine ganz bestimmte Art und Weise aneinandersteckt; daher auch der Name dieses Stecksystems.

Durch diese Weise der Steckung entsteht ein sehr stabiles Konstrukt. Das liegt zum einen an der Kompaktheit der Elemente und dem geringen Abstand zueinander, zum andern aber auch an der Struktur, die sich daraus bildet. Es entsteht eine Art Kreuzstruktur, welche zusätzlich Diagonalen aufweist.

Das könnte das System attraktiv in der Architektur, zum Beispiel für sichtbare Stützpfeiler von Brücken oder Gebäuden machen. Es ist nicht nur ein Hingucker, sondern trotz seiner Leichtbauweise stark belastbar.

Besonders spannend, ist das System dadurch, dass es wenig vorhersehbar ist und aus jeder Perspektive neue, spannende Formen und Muster zeigt.

Zusätzlich könnte es auch einen Anwendungsbereich im Wohnungsinterior als Leuchte oder Kunstobjekt oder im Möbelbau als Stuhl oder Tisch finden.

Auf der anderen Seite erschweren die große Stabilität und Kompaktheit dieses Systems das Zusammenstecken. So war es zum Beispiel schwierig die richtige Breite für die Steckverbindungen festzulegen. Nach etlichen Versuchen entschied ich mich für eine Breite von 2,8mm bei 3mm dickem MDF. Das hat zwar zur Folge, dass sich die Teile nur mit etwas Kraft zusammen stecken lassen, aber dadurch ist die Stabilität des Systems gewährleistet. Bei breiteren Schlitzen saßen die Teile zu locker an ihrer Position, fielen teilweise wieder ab und zerstörten so die Illusion der in sich geschlossenen Kreise.

Die Kompaktheit des Systems hat zur Folge, dass man beim Stecken systematisch vorgehen muss, da es schnell sein kann, dass der Freiraum fehlt und sich ein Teil nicht mehr anstecken lässt. Außerdem muss man aufpassen, dass man die Teile nicht an die falsche Stelle steckt, denn dadurch funktioniert das System nicht mehr.

1.6 Das Fazit

Die Erarbeitung dieser Aufgabe war sehr spannend und hat mir Spaß gemacht.

Anfangs hatte ich noch Schwierigkeiten, eine interessante Form zu finden. Deshalb halfen mir die analogen Vorstudien auf Papier und Pappe weiter. Das die Halbkreise in einer bestimmten Art und Weise der Steckung vollständige Kreise ergeben, war durch das vorherige Ausprobieren eher eine Zufallsentdeckung.

Besonders gefiel mir die Arbeit mit Rhino und am Laser; mit „Intertwined Circles“ entstand ein sehr spannendes und vielversprechendes Stecksystem. Leider ist das System noch nicht ganz perfekt, sodass ich mir sehr gut vorstellen könnte, in Zukunft daran weiterzuarbeiten und es zu verbessern.

2. Biomaterials

2.1 Die Aufgabe

Diese Aufgabe befasst sich intensiv mit dem Thema Nachhaltigkeit. Ziel war es, eine biologische Alternative zu petroleum-basierten Kunststoffen zu finden und selbst herzustellen. Dabei sollte mit Zutaten, Mengen- und Mischverhältnissen und Herstellungstechniken experimentiert werden.

2.2 Die Recherche

Als erster Schritt erfolgte eine umfangreiche Recherche über mögliche Alternativen. Dabei bin ich auf ein Rezept mit dem Namen „Soft Plastic“ aus „The Pandemic Cookbook“ von Prof. Dr. Manuel Kretzer gestoßen. Hierbei wurde durch vermischen und anschließendes Erhitzen von Milch, Glycerin und Gelatine eine Art biegsames Bioplastik erzeugt. Dazu werden zunächst alle Zutaten in beliebiger Reihenfolge mit einem Schneebesen vermischt, anschließend erhitzt und in eine Form gegeben. Um eine Vergleichbarkeit herzustellen, habe ich anders als in diesem Rezept alle Proben auf 70-75 °C erhitzt, da die Masse sonst anbrennt. Zusätzlich halbierte ich die Mengenangaben, um nicht zu viel Masse für die verwendeten Formen, in meinem Fall Petrischalen, herzustellen.

2.3 Die ersten Versuche

In einer ersten Versuchsreihe experimentierte ich mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Mengen der Zutaten des vorhandenen Rezepts. Zunächst änderte ich die beigefügte Menge an Glycerin als Nächstes an Gelatine und zuletzt die Menge an Milch.

Später entschied ich mich dazu, mit unterschiedlichen Sorten Milch zu experimentieren.

Dabei fielen bereits beim Anrühren der Mischung einige Unterschiede auf. Wie anfänglich vermutet, bewirkt eine Verminderung des Glycerinanteils, dass das Material härter wird. Diese Beobachtung ließ sich auch beim Anmischen feststellen. Je weniger Glycerin, desto schwerer ließ sich die Masse vermischen. 

Ähnliches beobachtete ich auch bei der Veränderung des Gelatineanteils. Je weniger Gelatine, desto besser lässt sich die Masse vermischen, desto weicher das Material.

Auch bei Veränderung der Milchmenge waren vermutbare Resultate zu erkennen. Die Reduzierung des Milchanteils führt zu einer festeren Beschaffenheit des Endprodukts. Bei Erhöhung des Milchanteils wird das Endprodukt flüssiger bzw. weicher.

2.4 Die Erweiterung der Testreihe

In einer zweiten Testreihe untersuchte ich die Auswirkungen der Bestandteile Fett und Laktose der Milch.

Nach diesen Versuchen vermutete ich anfänglich, dass der Fettgehalt eine wichtige Rolle für den Härtegrad des Materials spielt. So stellte ich folgende These auf: Je geringer der Fettgehalt, desto weicher ist das Material. Diese Vermutung konnte ich auch nach mehrtägigem Trocknen nicht bestätigen. Die Schlagsahne mir 30% Fett, hätte demnach am härtesten beziehungsweise starrsten sein müssen. Ganz im Gegenteil ist dieses Material weich und flexibel. Dafür tritt nur aus dieser Probe permanent Fett aus. 

Weder bei der laktosefreien Milch noch bei der puren Laktose gab es Veränderung im Gegensatz zu den restlichen Versuchen. Auffällig war jedoch, dass sich beim Laktosepulver bereits während des Kochens viel Schaum bildete, der sich später absetzte und eine sehr schöne, weiche Oberfläche bildet.

Zusätzlich lässt sich sagen, dass sich dieses Bioplastik aus vielen Molkereierzeugnissen herstellen lässt. Aus diesem Grund nenne ich es „Dairyplast“ zu deutsch „Molkereiplastik“.

2.5 Die Belastbarkeit des Materials

Zusätzlich wollte ich wissen, wie vielseitig das Material sein kann. Hierzu versuchte ich, mit der starrsten und flexibelsten Probe dünne Folien zu erzeugen, indem ich die Flüssigkeit zwischen zwei Petrischalen gab und diese einige Zeit zusammendrückte. Hierbei muss man beachten, den Druck auf die Schalen lange genug auszuüben, da sonst Luft zwischen die Oberflächen dringt, sich große Blasen bilden und somit keine Folie entsteht.

In einem weiteren Versuch galt es herauszufinden, mit den erzeugten Folien Formen abzubilden, um herauszufinden, ob und wie gut die Folien und das Material an sich die Form halten. Da ich während der gesamten Versuchsreihe festgestellte, dass alle Proben zunächst sehr fest werden und nach ca. 7 Tagen den härtesten Zustand bilden, trocknete ich die Proben bei 40-50°C im Ofen, um eine bessere Vergleichbarkeit zu erhalten und diese auf Hitzebeständigkeit zu überprüfen. Die Folien halten die ihnen gegebene Form sehr gut.Auch feine Muster lassen sich abbilden, jedoch werden diese, je mehr das Material aushärtet, schwächer gehen, aber nie ganz verloren.

Weiterhin lässt sich bei starreren Proben eine relativ starke Verformung feststellen, die das Material selbstständig eingeht. Deshalb wiederholte ich meinen ersten Versuch und presste die Probe nach Festigung der Masse mithilfe von zwei Platten und Schraubzwingen. Nach drei Tagen war eine deutliche Glättung zu erkennen. Leider schimmelte dieser Versuch an den Rändern, weshalb ich eine kleinere Form mit einer Petrischale ausstach und diese im Ofen ohne Fixierung trocknete. Dadurch hat sich das Material wieder leicht verformt. Dieser Versuch zeigt aber, dass sich das Material durch Pressen trocknen lässt. Es muss nur während des gesamten Trocknungsprozesses gepresst werden.

Des Weiteren testete ich mit drei Proben die Wasserresistenz der Materialien. Dabei fiel auf, dass alle drei Proben nach kurzer Zeit stark im Wasser aufquellen und nach ca. 24 Stunden sehr leicht zerreißen. Am wenigsten wasserresistent ist die Probe auf Wasserbasis, danach folgt die flexiblere mit 10g Gelatine. Die größte Wasserresistenz besitzt die Probe mit 2g Glycerin.

Nach 72 Stunden zeigten alle Proben bei strengem, milchsäureartigem Geruch Auflösungserscheinungen.

2.6 Die Vielseitigkeit des Materials "Dairyplast"

Auf den folgenden Bildern ist gut zu erkennen, dass alle Proben eine völlig unterschiedliche Beschaffenheit haben und wunderschöne Oberflächen mit einer tollen Haptik bilden. Von komplett matten bis hin zu rauen Oberflächen ist alles vorhanden. 

Zusätzlich zur äußeren Form fällt der Geruch der Proben auf. Während des Kochens ist ein süßlicher Geruch wahrzunehmen, bei dem sich vermuten lässt, dass dieser durch das Karamellisieren des Milchzuckers entsteht. In der Trocknungsphase entwickelt das Material einen strengen käseartigen Geruch, der aber nach einiger Zeit teilweise verfliegt.

2.6 Das Fazit

Abschließend lässt sich sagen, dass mir das Erforschen des Zusammenspiels der Materialien großen Spaß gemacht hat. Ich bin sehr fasziniert davon, wie durch die Erhitzung von drei einfachen Zutaten ein festes Material entstehen kann. 

Die Erforschung eines Biomaterials aus Milch halte ich durchaus für sinnvoll, da es nicht nur in Deutschland einen großen Milchüberschuss gibt, der in den meisten Fällen einfach entsorgt wird. 

Besonders spannend fände ich im weiteren Verlauf die Erforschung der Verformbarkeit. Ansatzpunkte könnten sein, wie man das Material erfolgreich presst, sodass man eine glatte und gerade Oberfläche bekommt oder die Verformung von manchen Zusammensetzungen nutzen kann. Auch die weitere Erforschung von unterschiedlichen Stärken des Materials wäre sehr spannend. Wie dünn kann man dieses Material herstellen? Lässt sich vielleicht sogar eine sehr flexible und dünne Folie entwickeln? Aus welchem Grund werden die Proben nach einiger Zeit wieder flexibel?

All diese Fragen und noch viele andere würde ich sehr gerne in naher Zukunft klären.

Wenn man eine gute Möglichkeit findet, das Material wasserresistent und ausreichend hitzebeständig zu machen, ohne die biologische Abbaubarkeit zu verlieren, könnte ich mir dieses Bioplastik sehr gut als Verpackungsalternative für Lebensmittel vorstellen.

3. Patterns

3.1 Die Aufgabe

In dieser Aufgabe ging es darum, die suggestive Wirkung von Mustern und Strukturen mithilfe der 3D-Software Rhino und dem Grasshopper Plugin zu untersuchen. Dabei sollten verschiedene Muster dynamisch generiert und verändert werden.

3.2 Die Ersten Versuche

Im ersten Schritt recherchierte ich genauer über die Wirkung von Mustern und probierte verschiedene Patterns in Grasshopper aus, um das Programm und seine Funktionen kennenzulernen. Hierbei stützte ich mich anfangs noch stark auf die Parakeet-Erweiterung für Grasshopper. Die ersten entstandenen Muster druckte ich aus, um deren ornamentalen Anspruch zu überprüfen.

Am besten gefiel mir Versuch vier, da dieser einem Mandala ähnelt und somit eine magische und religiöse Ausstrahlung besitzt. 

Jedoch wirken alle Entwürfe zu gleichmäßig, fast schon zu einfach.

Zusätzlich las ich viel über die Wirkung und die Bedeutung von Dreiecken, weshalb ich beschloss, im nächsten Schritt dieses genauer zu untersuchen.

3.3 Die weiteren Versuche

Ich entwarf mithilfe verschiedener Tutorials drei weitere Patterns, die sich, anders als die Patterns davor, dynamisch verändern ließen und nahezu bei jeder kleinsten Beeinflussung anders aussehen. So ist das erste Muster eine Abwandlung vom nachfolgenden Zweiten.

3.4 Die Umsetzung am AxiDraw Stiftplotter

Im nächsten Schritt machte ich einen ersten Versuch und plottete meine anfängliche Version, um die ideale Größe für den späteren Rahmen, Stiftfarbe und -dicke und die nötige Qualität und Stärke des Papiers herauszufinden.

Dabei stellte ich fest, dass das Pattern für die Endgröße von 30 x 30 cm zu klein und das Papier zu dünn und zu gelblich ist. Die einzelnen Linien verschwammen leicht, da das Papier eine zu starke Saugkraft besitz.

Deshalb entschied ich mich für weitere Plots für ein weißeres Papier mit einer Stärke von 250g. Außerdem erweiterte ich das Pattern durch mehrere Kurven und eine zusätzliche stärkere Drehung in die entgegengesetzte Richtung.

Insgesamt entwarf ich drei Pattern, bei denen ich schnell das Dreieck favorisierte. Deshalb plottete ich dieses in verschiedenen farbigen Versionen, um herauszufinden, wie die Farbe die Wirkung des Patterns verändert. An der Größe änderte ich nichts.

Zusätzlich probierte ich bei der schwarzen Variante auf weißem Papier unterschiedliche Strichstärken, um auch hier ebenfalls die Veränderung der Wirkung des Musters zu untersuchen.

Auch eine Überlagerung von zwei verschiedenen Farben, rot und blau, probierte ich aus, um einen psychedelischen und optisch irritierenden Effekt zu generieren.

3.5 Das finale Pattern "Interfering Triangle"

Schlussendlich entschied ich mich als finales Pattern für eines der Dreiecke, dass ich mit einem schwarzen Gelstift mit einer Dicke von 1,0 auf weißem Papier plottete.

Das Pattern „Interfering Triangle“ ist in seiner dreieckigen Form sehr dynamisch und symbolisiert Veränderung und Bewegung, aber auch Wachstum und Entwicklung. 

Es ist aus Kreisen und Kurven generiert, sodass sich mehrere Dreiecke in verschiedenen Winkeln übereinander lagern und somit Rundungen im Zentrum des Dreiecks sowie Überlagerungen entstehen. 

Je nach Lage ändert es seine Bedeutung. Ich habe mich dafür entschieden, es auf eine Seite zu stellen. Für den Betrachter wirkt es sicher und stabil und kann als inspirierende und hoffnungsvolle Metapher gedeutet werden. Durch die Überlagerungen der Linien entsteht nicht nur ein interessanter und psychedelischer Effekt, es entsteht eine mystische Dreidimensionalität, die das Auge lenkt. Zusätzlich erinnern die Überlagerungen an Interferenzen, die zum Beispiel beim Abfotografieren eines Bildschirms entstehen. Daher auch der Name „Interfering Triangle“. 

Bewusst habe ich mich gegen farbige Varianten des Patterns und für die Verwendung eines schwarzen Stiftes auf weißem Papier entschieden, um die Wirkung zu unterstreichen und das Dreieck noch schwerer und stabiler erscheinen zu lassen.

3.6 Das Fazit

Abschließend lässt sich sagen, dass mir die Aufgabe Spaß machte, mir das Programmieren aber ziemlich schwer fiel.

Das Erforschen der Wirkung von Mustern und deren Veränderung durch das Anpassen kleinster Parameter, war sehr spannend und eine tolle Lernerfahrung. Erst durch die intensive Beschäftigung mit diesem Thema werden Bedeutungen von Formen und Mustern und deren Wirkung auf den einzelnen Menschen oder ganzen Bevölkerungsgruppen klar.

Auch das Kennenlernen des Grasshopper Plugins war eine coole Erfahrung. Jedoch hätte ich mir noch mehr Zeit für diese Aufgabe gewünscht, um noch mehr Pattern und Varianten auszuprobieren und das Programmieren besser zu durchdringen.