Hintergrund

Hinter udomi steht das Team US5. Wir sind Anne Pischulski, Christian Tielmann, Volker Mattes, Tim J. Peters und Patrick Fieger. Wir haben uns im 6. Semster des Studiengangs Interactive Media Design mit dem Thema “Ambient Intelligent Spaces” beschäftigt.

Ziel des Semesters war es, Gelerntes zu hinterfragen und das gewohnte Terrain zu verlassen. Die Aufgabe bestand darin, ein bestehendes Problem mit Hilfe eines umgebungs-intelligenten Raums anzugehen. Wir haben uns dem Problem der Urbanisierung und des Platzmangels in Städten zugewendet und auf Grundlage unseres Konzeptes udomi entwickelt. Wir wollen die Zukunft des Wohnens nachhaltig verbessern.


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Voraussetzungen

Entgegen der gängigen Annahme, zeigt ein Blick auf Zukunftsprognosen, dass die Bevölkerungszahl in den nächsten Jahren zurückgeht. In Deutschland wird bis zum Jahr 2025 mit einem Rückgang von etwa 4,5%, auf etwa 78 Millionen Einwohner gerechnet.

Konträr dazu zeigt der Trend der Anzahl der Haushalte nach oben. Noch vor 40 Jahren wohnten im Schnitt drei Personen in einem Haushalt, 20 Jahre später waren es nur noch zwei. Gegenwärtig handelt es sich sogar bei 40% der Haushalte um Singlewohnungen. Und der starke Drang nach Individualisierung spricht auch weiterhin für ein längerfristiges Bestehen dieses Trends.

Wie sieht das Wohnen in der Zukunft aus?

Aktuellen Studien zur Folge sind derzeit vor allem zwei wesentliche Tendenzen zu beobachten. Einmal das als „Collaborative Living“ (oder auch gemeinschaftliches Leben) bezeichnete Wohnkonzept. Das zweite wird als „Conceptual Living“ bezeichnet und beschreibt vorrangig den Wunsch nach mehr Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des eigenen Zuhauses, an die aktuelle Lebenssituation. Zukunftsforscher sind sich einig, dass der digitale Lebensstil des Kaufens, Austauschens und Anpassens zunehmend auch auf den realen Raum übertragen werden wird.

Collaborative Living

Das Leben in den Städten wird sich in eine Richtung entwickeln, in der Wohnungen nicht mehr komplett ausgestattet sein werden, sondern sich auf das Nötigste beschränken. Auslagerung ist der zentrale Aspekt, so wird beispielsweise die Waschmaschine durch den Waschsalon um die Ecke ersetzt. Die Größe der Küchen geht stark zurück, zum Kochen mit Freunden gibt es mietbare Alternativen. Auch das Beisammensein mit Freunden und Familien findet nicht mehr nur zu hause statt, sondern wird sich zunehmend auf Parks oder andere öffentliche Plätze verlagern.

„Immer mehr Menschen eignen sich öffentliche Bereiche an, um ihr Wohnumfeld zu erweitern. Der Park wird zum Garten, die Bibliothek zum Büro. Die Wohnung ist nicht mehr 42 Quadratmeter groß, sondern hat die Fläche der ganzen Stadt“

Harry Gatterer, Geschäftsführer des Zukunftsinstituts

Treibende Kraft hinter dieser Entwicklung ist die steigende Nachfrage nach Wohnraum in Großstädten und der zunehmende Mangel an Selbigem. Der Wohnraum wird knapp, die Wohnungen kleiner und teurer. Die Notwendigkeit von Multifunktionsräumen gewinnt zunehmend an Gewicht. Diese Entwicklung stellt Architekten und Designer vor ganz neue Herausforderungen.

Conceptual Living

Der schnelle Lebenswandel wird sich auch im Wohnraum sichtlich mehr bemerkbar machen. Menschen konzipieren ihre Wohnungen immer stärker nach den Bedürfnissen aktueller Lebensphasen, situativen Ambitionen und Einstellungen. Die Veränderbarkeit von Räumen nimmt dank einfachen, universellen Systemen einen höheren Stellenwert ein. Der Zukunftsstudie zur Folge sorgt das fortschreitende Streben nach Individualisierung und Selbstverwirklichung dafür, dass die eigenen Ziele, Wünsche und Bedürfnisse, vermehrt auf reale Räume übertragen werden. Das wird vor allem daran deutlich, dass 70 Prozent der Befragten ihr Zuhause den ganz persönlichen Vorlieben anpassen. Conceptual Living beschreibt auch den Trend, dass eine klare Trennung von Arbeit und Freizeit in Zukunft immer weniger gegeben sein wird. Demnach sinkt die Notwendigkeit klassischer Bürokonzepte, zeigt aber gleichermaßen, dass Arbeitsräume auch Lebensräume sein können – und umgekehrt. Es geht darum den Bewohnern alle Möglichkeiten der Planung offen zu lassen.

Auflösung klassischer Raummuster

Die Tendenzen zeigen also ein zunehmendes Bestreben nach konzeptionierbaren Räumen, was dementsprechend auch zur Auflösung herkömmlicher Raumstrukturen führt. Die Entwicklung zeigt eine zunehmende Verschmelzung von zweckgebundenen Räumen, wie der Küche oder dem Wohnzimmer, hin zu offenen Raumkonzepten.

„Es gibt viel mehr hybride Raumzonen als früher. Und diese Zonen haben keine klaren Grenzen mehr. Die Küche soll gar nicht mehr aussehen wie eine Küche, sie soll gleichzeitig das Wohnzimmer sein. Zugleich überlegt man sich heutzutage, ob man überhaupt noch ein Wohnzimmer braucht.“

Wolfram Putz, Architekt und Gründungspartner GRAFT

Vorteil dieser modernen Raumkonzepte: Sie ermöglichen ein hohes Maß an Flexibilität, da sie sich je nach Bedarf ändern lassen, um sich den stetigen Wandel von Lebenssituationen bestmöglich anzupassen.

Problemstellung

Allgemeiner Überblick

Der Prozess der Urbanisierung ist seit Langem zu beobachten, so lebten im Jahr 2009 mehr als 50% der gesamten Weltbevölkerung in städtischen Gebieten. Und die Entwicklung schreitet weiter voran. Bis zum Jahr 2050 wird mit einem Anstieg auf etwa 70% gerechnet. Um das Geschehen in einen historischen Kontext zu setzen: Vor zweihundert Jahren lebten nur 3% der Weltbevölkerung in Städten. Gegenwärtig sind es mehr als die Hälfte und der Trend nimmt kontinuierlich zu. Weiterhin wird sich innerhalb der nächsten vierzig Jahre die globale Bevölkerungszunahme fast vollständig in städtischen Bereichen abspielen. Die großen Metropolen werden auch weiterhin Menschen aus dörflichen Gebieten anziehen.

Gründe der Urbanisierung

Die mangelnden Erwerbsmöglichkeiten auf dem Land stehen im starken Kontrast zur technischen Weiterentwicklung der Produktionsfähigkeit in den Städten. Daher ist es durchaus nachvollziehbar, dass die Aussicht auf günstige Arbeitsbedingungen die Landbevölkerung in die Städte zieht. Dieser Prozess wird plakativ auch als „Landflucht“ bezeichnet. Beobachten ließ sich dieses Phänomen erstmals im Zeitalter der Industrialisierung. Als Folge auf die Abwanderung der Landbewohner erlebten die Städte ein ausgesprochenes Wachstum. Diese rasante Ausbreitung und zwangsläufige Vergrößerung der Städte wird auch Urbanisierung genannt. Gegenwärtig steht vor allem der Aspekt der Landflucht in Schwellen- oder Entwicklungsländer im Zentrum der Öffentlichkeit. Die allgemeinen Bewegründe und Motive vieler Menschen, Städte als neuen Wohnraum zu bevorzugen, haben sich bis heute allerdings kaum verändert: Der urbane Lebensstil und die gute Infrastruktur sind ebenfalls attraktive Faktoren, die aber bei weitem nicht über das stärkste Motiv hinwegtäuschen können: Die Chance auf einen aussichtsreichen Arbeitsplatz.

Auswirkungen der Urbanisierung

Dieser gesellschaftliche Wandel bleibt nicht ohne Folgen. So zeigen sich in den Städten auch die negativen Auswirkungen des Fortschritts: Lärm, Platzmangel, Slumbildung, Umweltverschmutzung, Verkehrsstaus, um nur einige zu nennen. Die aus dem Platzmangel resultierende Wohnungsknappheit ist das wesentliche Kernthema, auf das wir uns in diesem Projekt beziehen. Ein Grund für diese Entwicklung ist die Tatsache, dass sich immer mehr Unternehmen in großen Universitätsstädten niederlassen, um so qualifizierten, jungen Nachwuchs zu akquirieren. Die steigende Zahl der Studenten trägt ebenso zu der kritischen Wohnsituation bei, denn gerade von ihnen wird ein hohes Maß an Flexibilität erwartet. Trotz dieser Voraussetzungen zieht es die jungen Menschen weiterhin ungebremst in die großen Städte. Wie Studien belegen, zeigt die schlechte Wohnsituation demnach keine abschreckende Wirkung. Viel eher wird deutlich, dass eine Kompromissbereitschaft in Sachen Größe und Ausstattung der Wohnungen herrscht. Zwar ist in einigen Städten der Neubau von kleineren und preisgünstigeren Wohnungen bereits angelaufen, aber die Notwendigkeit innovativer, neuer Wohnkonzepte steigt in erheblichem Ausmaß.

Zuhause als Rückzugsort

Das eigene Zuhause als Raum der Entschleunigung

Bei sehr vielen Menschen existiert ein starkes Bedürfnis zu hause zur Ruhe zu kommen, zu entspannen und die begrenzte Freizeit bestmöglich zu nutzen. Dem zugrunde liegen vor allem Faktoren, die auf die Arbeit zurückzuführen sind, wie etwa Zeitdruck oder auch ein stressiger Alltag. Aktuell findet gerade bei der jüngeren Generation eine Verschiebung der persönlichen Werte statt.

„Die Sehnsucht nach einem Rückzugsort, nach Halt, ist ein Charakteristikum der jüngeren Generation. Die jungen Menschen sind einerseits hypermodern, flexibel und leistungsbereit. Gleichzeitig hat eine Mehrheit dieser Generation den tiefen Wunsch nach Erdung.“

Klaus Hurrelmann, Soziologe

Dies ist vorrangig Folge der unausgewogenen Work-Life-Balance. Zwar spielen auch zukünftig regelmäßiges, festes Gehalt und dementsprechend auch ein guter Job eine wichtige Rolle, doch auch die Lebensqualität rückt in den Fokus der Aufmerksamkeit, wenn es darum geht das Wohlbefinden zu steigern. Denn erst wer entspannt ist, kann auch produktiv arbeiten. Neben dem Wunsch nach Entschleunigung, sind auch die Bedürfnisse nach Schutz und Geborgenheit immer noch aktuell. Das eigene Zuhause soll also noch etwas mehr, als nur ein Ort der Entschleunigung sein.

Mehr Lebensqualität Zuhause

Räume haben einen unwiderlegbaren Einfluss auf das menschliche Wohlbefinden. Daher ist es von immer größer werdender Relevanz, das Zuhause als einen Ort der Entschleunigung zu nutzen, um die Lebensqualität entsprechend zu steigern. Doch muss der eigene Wohnraum mehr als nur der Anforderung, entspannt fernzusehen oder ein Buch zu lesen, gerecht werden. Zugleich ist es immer auch ein Raum des Beisammenseins, ein Treffpunkt für Freunde und Familie und bietet stets die Möglichkeit zur individuellen Gestaltung.

Unser Anspruch ist es aber nicht das „perfekte Zuhause“ zu schaffen, da es das wahrscheinlich nicht gibt. Unser Ziel ist es viel mehr einen Raum zu kreieren, in dem alles so funktioniert wie man es gerade braucht und möchte. Unser Anspruch besteht darin, einen Rückzugsort zu entwickeln, in dem jedes Objekt einen ästhetischen oder praktischen Zweck erfüllt. Ein Zuhause, in dem man sich wohlfühlen kann, ohne dafür viel zu bezahlen oder viel Platz zu benötigen.

Grundsätzliche Idee

Mit Rücksicht auf Trends im Bereich des modernen Wohnens und basierend auf den Themen Urbanisierung und Entschleunigung durch das eigene Zuhause, ist unser Semesterziel ein neues, auf die genannten Problematiken angepasstes Wohnkonzept vorzustellen. Wichtig ist uns hierbei vor allem die Bezahlbarkeit und das Raumersparnis, welche durch unser Projekt erreicht werden sollen.

Resultat der Research und der Konzeption war ein Raum, welcher alle anderen Räumlichkeiten eines Zuhauses, abgesehen von Küche und Bad, ersetzen soll. Wichtiger Bestandteil des Systems ist die sich verändernde Bodenfläche, die im Raum nicht nur als solche dient - sie ist ebenso Bodenfläche wie auch Mobiliar. Je nachdem welche Sprachbefehle der Nutzer dem System gibt, verformt sich die Oberfläche durch einfaches Klappen zu Sitz-, Ablage-, oder Arbeitsflächen. Durch die Möglichkeit, die entstandenen Formen zu verändern und zu verbessern, entsteht so eine individualisierte situative Adaption im Raum.

Wie der Name “udomi” schon zu vermuten lässt (u = you, domi = lat. Zuhause), ist der Nutzer zentraler Akteur. Er steht aber nicht nur im Mittelpunkt. Er ist auch Gestalter und Taktgeber für die Technologie im Hintergrund.

Vision & Mission

Vision

Unser Ziel ist es dem Menschen auf kleinstem Raum so viel Zuhause wie möglich verfügbar zu machen.

Mission

Wir wollen den mit der Urbanisierung einhergehenden Problemen entgegenwirken, indem wir die Menschen befähigen Wohnraum effizienter zu nutzen.

Zielgruppe

Udomi spricht nicht primär die Zielgruppe an, die von der Urbanisierung am aller meisten betroffen ist: Menschen mit niedrigem Einkommen. Ältere Menschen. Menschen die durch Gentrifizierung drohen vertrieben zu werden. Viel mehr geht es uns darum, zu zeigen, dass technische Lösungen Möglichkeiten bieten können großen Problemen unserer Zeit zu begegnen. Hierbei gilt es zu schauen, wer am ehesten offen für solche Lösungsansätze ist. Zieht man dies mit in Betracht, verändert sich die logische Zielgruppe drastisch. Uns ist dabei bewusst, dass wir nicht zwangsläufig die Menschen ansprechen können, für die sich die Urbanisierung und Überbevölkerung am bedrohlichsten auswirkt. Gleichzeitig hat unser Produkt so aber die Chance, schneller auf Akzeptanz zu stoßen und damit den Weg für weitere technologische Lösungen in diesem Bereich zu ebnen.

Sinus-Milieus

Persona

Interaktion

Intelligenz

Status Quo

Die Intelligenz des Systems wird durch zweierlei Aspekte geprägt: Zum einen weiß „udomi“, aus welchen Sechsecken es welche Sitz,- Ablage,- oder Arbeitsflächen kreieren kann und zum anderen lernt es durch Ergänzung oder Höhenverstellung des Nutzers von eben diesen Flächen, kontinuierlich wie der Nutzer zum Beispiel am liebsten arbeitet. Diese Ergänzungen und Verbesserungen sind an die vorangehend ausgeführten Sprachbefehle des Nutzers gebunden und ermöglichen es dem System, sich Veränderungen für bestimmte Wohnsituationen zu merken. Das System lernt von und mit dem Nutzer und wächst mit diesem im Laufe der Zeit immer weiter zusammen.

Zukunftsausblick

In Zukunft wird das System durch eine Bedürfniserkennung des Nutzers ohne Sprachbefehle wissen, welche Wohnsituation der Nutzer benötigt. Das System erkennt anhand von Gegenständen und analysierten Verhaltensmustern, welche Bedürfnisse der Nutzer im Moment hat oder was er im Moment gerne tun möchte.

Programmierung

Als Programmiersprache kommt die auf Processing basierende und damit Java verwandte Open Source-Umgebung Arduino zur Anwendung. Durch die enge Verzahnung von Hard- & Software, hat diese Herangehensweise die Vorteile einer recht hardwarenahen Programmierung, ohne die Vorteile höherer Programmiersprachen zu verlieren. Durch die enge Abstimmung und die technische Entwicklung von Mikroprozessoren, hin zu kostengünstigen und immer leistungsstärkeren Systemen kann in unserem Model die gesamte Logik auf dem System selbst untergebracht werden. Es wird nicht etwa, wie bei Master-Slave-Systemen (bei denen Mikrochips nur zum Ausführen von Befehlen einer ausgelagerten Logik-Instanz dienen) ein weiterer Computer auf dem beispielsweise vvvv läuft benötigt. Auch ist das System hierdurch von Software-Seite nach dem Einschalten sofort einsatzbereit - ohne langes Hochfahren oder starten spezieller Software.

Die hardware selbst fungiert somit als Server. Dieser selbst öffnet eine Webschnittstelle, mit der wir mittels AJAX (Asynchronous JavaScript and XML) mit dem System selbst kommunizieren können. Über diese Webschnittstelle realisieren wir die Spracheingabe mittels der Google Speech API. Diese wird auf der Client-Seite verarbeitet und die gewünschte Situation an den Server übermittelt. Dies hat den Vorteil, dass z.B. ein einfaches Interntfähiges Smartphone als Mikrofon dienen kann. Auf dem Arduino-Server werden die Position für die Servos geladen und gleichzeitig angewendet. Des weiteren wird die Zeit zwischen den Zuständen berechnet um eine natürliche Transformation zu gewährleisten. D.h wir berechnen zwischen zwei Zuständen den zu veränderten Winkel und berechnen damit die geschwindigkeit des Servos, sodass jeder Zustand in einer konstanten Zeit erreicht werden kann. Veränderte Zustände können wir mit Hilfe des im Servo-Motor verbauten Potentiometers auslesen und auf der Hardware selbst abspeichern.

Mechanik

Anforderungen

Die Mechanik stellte sich als der Bereich mit den größten Herausforderungen heraus. Es gibt bestimmte Eigenschaften, welche die genutzte Technologie erfordert, um unsere an das System gestellten Anforderungen zu erfüllen. Diese Anforderungen sind:

  • Tragfähigkeit
  • Flexibilität
  • Steuerbarkeit
  • Bezahlbarkeit
  • Elektrische Leitfähigkeit
  • Trennbarkeit der Bodenplatten
  • Zukunftsfähigkeit

Diese Anforderungen resultieren aus einer klaren Vision des Raumes, welche wir in einer früheren Phase des Projektes aufgestellt haben, um uns als Leitfaden im Laufe des Semesters zu dienen. Punkte wie Zukunftsfähigkeit und Bezahlbarkeit sind in diesem Fall vor allem in Hinblick auf die Zielgruppe immens wichtig. Technische und mechanische Eigenschaften wie die Tragfähigkeit, Flexibilität, Steuerbarkeit und Trennbarkeit der Oberfläche sind grundsätzliche Anforderungen, welche wir im Zuhause der Zukunft als besonders wichtig erachten und mit unserem Produkt erfüllen wollen. Im Laufe des Projektes wurden Servos, welche bei unseren Prototypen verwendet werden, um Funktion und Bedienbarkeit des Systemes darzustellen, durch eine deutlich zukunftsfähigere Technologie ersetzt: Carbon Nanotubes.

Wissenschaftliche Grundlage

Carbon Nanotubes (CNT) sind mikroskopisch kleine Gebilde aus Kohlenstoff. Mit ihrer wabenförmigen und röhrenförmigen Struktur haben sie eine immense Trag-, sowie elektrische Leitfähigkeit und sind zudem sehr flexibel.

Der Elastitätsmodul von CNT’s liegt bei 1TPa. Der von Stahl lediglich bei 210 GPa. Das bedeutet, dass Carbon Nanotubes eine fünf mal so hohe Zugfestigkeit wie Stahl besitzen. Nicht nur aufgrund dessen gelten die Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhrchen in wissenschaftlicher Hinsicht als herausragend.

Die Teslaphoresis bietet außerdem einen Weg, durch den man das Problem der Trennbarkeit lösen kann. Als Hilfsmittel dient hier ein Teslatransformator, welcher durch das wiederholte auf-und abbauen von Spannungen zwei Nanotubes miteinander verbindet.

Das Problem der Carbon Nanotubes, welches nach langer Zeit der Forschung mittlerweile gelöst wurde, war die komplexe Skalierung der mikroskopisch kleinen Röhren hin zu Fäden oder gar ganzen Matten. Firmen wie Nanocomp Technologies stellen diese seit ein paar Jahren serienmäßig her und vertreiben sie beispielsweise an Behörden wie die NASA. Zudem werden die mikroskopisch kleinen Gebilde auch in Filament implementiert und erweisen somit auch im Bereich des 3D-Druck eine enorme Zukunftsfähigkeit.

Wissenschaftler des NanoTech Instituts der Universität von Texas haben zudem die Entdeckung gemacht, das genannte Carbon Nanotubes als eine Art “artificial muscle” zu sehen sind. Durch eine gezielte Zufuhr von Elektrizität ist es also möglich Nanoröhrchen zu kontrahieren und somit die Oberfläche zu verformen.

All diese Eigenschaften und der Grund, dass die möglichen Verwendungen von Kohlenstoffnanoröhrchen noch nicht ganz erforscht sind und wir die Idee der Vereinigung von klassischem Material wie Holz und einem innovativen Gebilde wie den Carbon Nanotubes, als äußerst interessanten Ansatz sehen, haben wir uns letztendlich konzeptionell für die Verwendung dieses Stoffes für die mechanische Verformbarkeit der Oberfläche entschieden.

Funktionalität

Die Verformbarkeit der Oberfläche basiert bei “udomi” auf dem Klappen der Sechsecke. Grund hierfür ist die Tatsache, dass die Hexagone auf beiden Seiten mit verschiedenen Materialien beschichtet sind, um dem Nutzer eine harte Oberfläche für Ablage- und Arbeitsflächen, sowie eine weiche Oberfläche für Sitz-und Liegefläche bieten zu können. Um diese Funktionalität realisieren zu können, benutzen wir breite Bänder mit genanntem “Carbon Nanotube”-Material von NanoComp Technologies. Jeweils zwei Bänder verbinden zwei Platten miteinander und können sich jeweils, falls das Trennen der Platten von Nöten ist, in der Mitte trennen. Nach dem zurücksetzen der Platten verbinden sich diese Bänder wieder zu jeweils einem ganzen Band und verbinden so auch die Platten wieder miteinander.

Offene Fragen

Trotz intensiver Recherche bezüglich der Carbon Nanotubes , gibt es aufgrund der immernoch sehr unklaren Anwendbarkeit des Materials, offene Fragen, welche wir im Rahmen des Projektes nicht beantwortet bekommen haben und welche höchstwarscheinlich wissenschaftlich noch garnicht beantwortet sind. In Sachen Mechanik gibt es also noch viele Fragezeichen. Fragen die noch offen sind, sind zum Beispiel:

  • Ist die Teslaphoresis in dem Umfang unseres Projektes überhaupt anwendbar?
  • Ist sie skalierbar und schnell genug, dass sie als Funktion überhaupt zu “udomi” passt?
  • Ist die Klappmechanik durch die Stromzufuhr so exakt steuerbar und auch messbar, dass wir winkelgenau klappen können und die Winkel auch auslesen können, um nötige Verbesserung vorzunehmen?
  • Die Technologie wird zudem oft als “billig” bezeichnet. Ist sie das wirklich ? Ist sie im Finanzrahmen unseres Projektes und so auch für unsere Zielgruppe, bezahlbar und angebracht?

Wie man vielleicht erkennt, handelt es sich hier lediglich um eine Idee, wie es funktionieren könnte...

Konstruktion

Ziel des Prototyps ist es einen möglichst präzisen Eindruck davon zu vermitteln, wie Udomi später auf den Bewohner wirken soll. Um mit Blick auf den kurzen Umsetzungszeitraum nicht den Projektrahmen zu sprengen, haben wir uns entschlossen Bewegung (und damit Elektronik) und Design und haptischen Eindruck in getrennten Prototypen darzustellen. Während der Design-Prototyp den Anspruch eines tatsächlich belastbaren Modells in Originalgröße hat, liegt das Hauptaugenmerk beim Technik-Prototypen darauf, wie der Bewohner mit dem System interagiert und wie der Raum sich verändert. Beide Prototypen haben gemein, dass sie durch die charakteristischen 6-eckigen Platten gebildet werden. Während diese aber beim Design-Prototyp aus Holz, fest verbunden und somit benutzbar sind, können die erheblich leichteren Platten des Technik-Prototyps zueinander bewegt werden und sind mit der nötigen Elektronik gespickt.

Technik-Prototyp

Um das Ziel des Technik-Prototyps zu erreichen, die Interaktionen zwischen dem Bewohner und Udomi beispielhaft zu zeigen, lag das Hauptaugemerk darauf, die Funktionalität des Raums abzubilden, nicht so sehr aber die Ästethik. Daher haben wir zwar wie im Konzept ein auf Sechseck-Platten basierenden Aufbau gewählt, die Verbindung der Platten aber optimiert auf ihre Beweglichkeit hin konstruiert - weitere Funktionen, wie die frei mögliche Trennung von Platten wurden teilweise weg gelassen. Daher ist es für den Technik-Prototyp ausreichend bestimmte Formen nachbilden zu können und nicht etwa wie im Idealkonzept alle Platten frei zu Formen kombinieren zu können. Aussparungen und Laschen, die das Gelenk für eine Bewegung der Platten bilden, sind nur an vordefinierten Stellen angebracht. Hier findet die Bewegung statt.

Um die verbundenen Platten bewegen zu können, sind jeweils in den Platten mit Aussparungen kleine Servomotoren eingelassen. In den Gegenstücken, von der Verbindungsstelle weg zeigend ist ein als Krafthebel fungierender Draht eingelassen, der mit dem Servomotor verbunden wird und eine bessere Kraftverteilung auf die Platte ermöglichen soll. Die Verbindung aus Servomotor und Krafthebel bildet somit die eine Seite der Bewegungsachse, die andere kommt durch ein Holzstäbchen zustande, dass Aussparung und Lasche verbindet. Die eingepassten Servomotoren sind durch aufwändige Berechnungen und Tests so gewählt, dass sie bei kleinstmöglicher Größe die nötige Kraft aufbringen um die daranhängenden Platten und ggf. die die darin verbaute Elektronik zu heben. Hierbei spielt neben der Materialwahl die Hebelwirkung eine entscheidende Rolle. Dies führt dazu, dass das vom Motor zu bewegende Gewicht, mit der Länge der zu bewegenden Fläche - sprich der aneinander gereihten Platten - exponentiell zunimmt. Um das Gewicht der Platten zu reduzieren, kommt als Material ein Polystyrol-Hartschaum zum Einsatz. Dieser ist mit klassischen Styropor vergleichbar, besitzt aber eine deutlich höhere Stabilität und Härte, bricht weniger leicht und ist wesentlich feinkörniger - bildet also sauberere Schnittkanten. Gleichzeitig ist das Gewicht aber nahezu identisch mit klassischen Styropor - Ideal für die Anforderungen unseres Prototyps. Auch die größe der Platten ist mit einer Kantenlänge von 7,5 cm so gewählt, dass bei kleinstmöglichem Volumen und damit Gewicht grade noch so die Elektronik untergebracht werden kann und noch der Eindruck von sich bewegenden Platten entsteht. Um Gewicht, Platz und finanziellen Aufwand zu sparen, sind die verbauten Servomotoren zusätzlich nicht etwa im Stande, alle zu hebenden Platten voll ausgeklappt zu heben. Viel mehr muss ein Algorithmus dafür sorgen, dass sich außen liegende Platten zuerst einklappen und so den Hebel verringern.

Ein Ziel des Technik-Prototyps war es auch, zu ermitteln, in wie fern sich die Art der Bewegung (Geschwindigkeit, Easing, Reihenfolge) auf die Wahrnehmung, insbesondere auf die empfundene Bedrohlichkeit des Systems auswirkt. Hierbei konnten durch technische Limitierungen nur begrenzt Rückschlüsse gezogen werden. Dies hängt insbesondere damit zusammen, dass die Geschwindigkeit der Servo-Motoren stark mit der aufgewendeten Kraft variert. Eine gezielte Steuerung, die über grundsätzlich langsamer oder schneller hinaus geht, ist somit nicht möglich.

Zusätzlich ist ein zentrales Element des Technik-Protyps die Möglichkeit zur Veränderung. So soll im kleinen gezeigt werden, wie der Bewohner das System später personalisieren und anpassen kann - wie die Intelligenz funktioniert. Um dies technisch zu ermöglichen, sind die verbauten Motoren so umgelötet, dass sie gleichzeitig Winkel abgreifen können. Hierzu müssen die Motoren, dank der Modifikation, wie sonst bei Servos üblich die Winkel nicht zwangsläufig selbst eingestellt haben. Dies erspart weitere Elektronik zur Winkelmessung (bspw. ein verbautes Potentiometer).

Für den Bearbeiten-Modus, sind zusätzlich Sensoren zur Erfassung von Berührungen und an allen Plattenkanten LED-Stripes (viele, in Reihe geschaltete LEDs) angebracht. Diese können über ein Darlington Array (in etwa vorstellbar wie eine vielzahl von hintereinander geschalteten Transistoren) mit wenig Strom an und ausgeschaltet werden.

Design Prototyp

Der Design-Prototyp hingegen, soll helfen die Größe und tatsächliche Wirkung von Udomi erfahrbar zu machen. Hierbei geht es nicht um Funktionalität, nicht um das genaue Aussehen von Oberflächen, sondern darum, wie es sich anfühlt die gebildeten Möbelstücke zu benutzen und wie diese im Raum als ganzes wirken soll. Darum zu zeigen, dass sich aus den Holzplatten allgemein ernstzunehmende und funktionale Möbel bilden lassen. Hierbei werden feste Situation aus insgesamt 18 Holz-Sechsecken gebildet. Diese kommen teilweise in der Konstruktion des Tisches und Stuhl unter, teilweise deuten sie den Raum darum an. Hierbei erheben wir nicht den Anspruch eines finalen Produktdesign - hierzu fehlt uns auch schlichtweg die nötige Expertise. Auch unser Wissen über Materialeigenschaften ist trotz Recherche natürlich nicht vergleichbar, mit dem von Produktdesignern oder Ingenieuren. Daher lag hier auch nicht unser Fokus. Viel mehr soll ein erster Eindruck davon entstehen, wie das System als realgroßer Raum wirken kann. Genauso sind die gebildeten Möbelformen nicht final. Konzeptionell wollen wir damit viel mehr die Grundlage für weitere Möbeldesigns zeigen, die wenn das System skaliert beispielsweise von Experten entwickelt werden können.

Design

Eigenschaften

Um die Eigenschaften von “udomi” herauszukristalisieren, haben wir uns zuerst Attribute anhand der Zielgruppe abgeleitet. Diese Attribute waren:

  • Persönlich
  • Beruhigend
  • Funktional
  • Bewusst

Da unsere Zielgruppe größtenteils allein in den eigenen vier Wänden wohnt, muss die Erfahrung mit “udomi” eine Individuelle und Persönliche sein. Um sich vom Großstadtjungle zurückziehen zu können, um den Alltag zu entschleunigen, sollte der Raum unter anderem auch beruhigend sein. Aufgrund der Themen der optimalen Platzausnutzung, der Adaptivität und Flexibilität sollte der Raum funktional sein. Mit “Bewusst” ist gemeint, dass das Produkt aus nachhaltigen und bewusst gewählten Materialien zusammengesetzt sein sollte.
Die Eigenschaften, die sich aus diesen Attributen ableiten lassen sind:

  • Stabil
  • Qualitativ
  • Natürlich
  • Wohnlich
  • Intelligent

Material

Für unseren Prototypen haben wir uns für Holz entschieden, was keinesfalls bedeutet, dass Holz das perfekte Material für “udomi” ist. Holz strahlt bei richtiger Anwendung alle obengenannten Eigenschaften aus und ist aufgrund hoher Nachhaltigkeit und Wiederverwendbarkeit unserer Meinung nach die richtige Wahl für den Prototypen. Wie Studien zur Wirkung von Holz auf die menschliche Produktivität und zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit durch Holz haben unsere Entscheidung für Holz als Material für den Prototypen bekräftigt. Um sich hierfür aber die Expertise anzueigenen, um eine klare und bewusste Entscheidung in Richtung Optimalkonzept zu treffen, war im Rahmen des Semesterprojekts leider nicht die Zeit.

Form

Bei der Form der Bodenplatten haben wir uns nach intensiver Recherche und etlichen Tests und Prototypen für Sechsecke entschieden. Durch ihr Auftreten bei Konstrukten der Natur, wie zum Beispiel Bienenwaben, zeigen sich die Vorteile, die Sechsecke von anderen Formen unterscheidet. Bei Bienenstöcken ergibt die Hexagonform ein optimales Verhältnis von Wandmaterial zu Volumen und bietet zudem eine hohe Stabilität. Durch die sechs identischen Seiten eines Hexagons und der daraus resultierenden Verbindungspunkte zu anliegenden Sechsecken, ist die Oberfläche zusätzlich noch deutlich flexibler in der Verformbarkeit, als zum Beispiel bei Vierecken.
Aufgrund der oben genannten Eigenschaften von Sechsecken, sind diese auch im Science-Fiction Genre etabliert.

Management

Startnext Kampagne / Vorteile von Crowdfunding

Entgegen vieler anderer Finanzierungsmöglichkeiten bietet Crowdfunding die Möglichkeit bereits im Vorfeld Feedback zu der vorgestellten Idee zu erhalten. Auf diese Weise gewinnt man einen weitaus besseren Eindruck von der Zielgruppe, da sich deren Bedürfnisse und Wünsche viel schneller und direkter identifizieren lassen. Zugleich erlangt man innerhalb kürzester Zeit ein gutes Gefühl für den Markt, was sich auch nachhaltig vorteilhaft auf die weitere Entwicklung der Idee auswirkt. Dieser Vorteil kann erzielt werden, ohne ein großes Risiko mit der Finanzierung einzugehen, denn allein die Aufmachung des Projekts und die öffentliche Bereitstellung machen den ersten Vertriebskanal aus. Unterstützend wirken dabei Werbeanzeigen und Kommunikation auf den gängigen sozialen Netzwerken. Damit bieten Crowdfundingprojekte eine breite Reichweite, bei geringen Kosten.

Vorgehensweise

Im ersten Schritt ging es darum, das Projekt anzulegen. Hierfür haben wir versucht unsere Idee mit Bildern und Texten angemessen vorzustellen und ein vernünftiges Fundingziel zu bestimmen. Es war uns wichtig die Problemstellung noch einmal deutlich herauszustellen, um so zu zeigen, dass unser Projekt ein wichtiger Schritt in die Zukunft des urbanen Wohnens darstellt. Im nächsten Schritt folgte die Überlegung wie wir die Idee finanzieren wollen. Nachdem wir eine verhältnismäßig hohe Summe als Fundingziel festgesetzt hatten, haben wir uns dem zur Folge auch für einen längerfristigen Finanzierungszeitraum entschieden. Als Gegenleistung haben wir versucht attraktive Dankeschöns für die Unterstützer anzubieten.

Learnings durch die Startnext Kampagne

Das Aufsetzen der Kampagne hat noch einmal klar gemacht, dass manche Aspekte unseres Konzepts noch nicht vollständig ausgearbeitet sind. Es war daher sehr hilfreich, sich an bestehenden, gut laufenden Kampagnen zu orientieren oder auch für sich persönlich darauf zu achten, auf was man selbst positiv bei anderen Projekten reagiert. Hilfreich war auch der Versuch, sich selbst in die Lage in der Zielgruppe zu versetzen und das Vorhaben aus einer anderen Perspektive zu betrachten. Das nächste große Learning betrifft die Fundingsumme. Durch das „Alles-Oder-Nichts-Prinzip“ wäre es sicherlich besser gewesen eine niedrigere und gleichermaßen realistische Summe vorzuschlagen, um am Ende auch erfolgreich finanziert zu werden. Mit dieser Strategie hätte man auch die Laufzeit entsprechend kürzen und das Projekt dadurch attraktiver wirken lassen können. Als weiteres Learning lässt sich die Wahl der Dankeschöns anführen. Es war nicht einfach einen Kompromiss zu finden, zwischen kostengünstiger Herstellung und ausreichend Anreiz.
Link zur Seite: https://www.startnext.com/udomi

Kostenaufstellung

Material und Herstellungskosten für einen Raum mit 30 Hexagonen

Was Stückkosten Stückzahl Kosten
Holzplatte 18 € 30 540 €
Mirkrocontroller 20 € 31 620 €
Induktionsmatte 50 € 1 50 €
Carbon Nanotubes 10 € 180 1.800 €
Zwischensumme
3.010€

Laufende Kosten

Was Kosten pro Stunde Kosten pro Monat Kosten pro Jahr
Programmierer
Designer
Manager
20 €
20 €
20 €
3.520 €
3.520 €
3.520 €
42.240 €
42.240 €
42.240 €
Steuerberatung 50 € 1.000 €
Steuererklärung 80 € 400 €
Rechtsberatung 80 € 2.400 €
Raummiete 2.000 € 24.000 €
Raummiete 1.000 € 12.000 €
Gewerbeanmeldung 20€ (einmalig)
Zwischensumme
166.540€<

Kalkulieren wir den Verkaufspreis auf 5.000€ pro Raum mit 30 Hexagonen und berücksichtigen die Jahresausgaben von etwa 166.540€, müssten wir in einem Jahr etwa 84 dieser Räume verkaufen, um die Ausgaben auszugleichen.

Leider ist diese Kostenauflistung sehr unpräzise und nicht aussagekräftig, da die Preise zum einen am aktuellen Marktwert ausgerichtet sind, kein Mengenrabatt einkalkuliert ist und die Kosten für die Carbon Nanotubes noch nicht abzuschätzen sind. Auch bei den laufenden Kosten lässt sich nicht vorhersehen, wie oft und in welchem Ausmaß wir von Steuer- und Rechtsberatung Gebrauch machen müssen.

Sprintplanung

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Ausblick

In Sachen Design gilt es passendere Materialien, welche zur Wohnlichkeit beitragen, zu finden. Hierfür war in nächster Zukunft vorgesehen, die Messe zu nutzen, um eine direkte Befragung an der Nutzergruppe durchzuführen.

Für die Mechanik gilt es erste Tests mit dem Nanomaterial durchzuführen, um die Umsetzbarkeit mit dem Material zu testen. Außerdem wären Schritte wie eine Partnerschaft mit NanoComp Technologies einzugehen oder direkt mit Experten aus den genannten Universitäten zusammenzuarbeiten denkbar.

Außerdem mächten wir “udomi” in Zukunft noch wesentlich smarter gestalten. Wir möchten eine Udomi-API, mit der wir es anderen Systemen oder Objekten ermöglichen mit Udomi zu interagieren und zu kommunizieren (wie z.B Licht, Regalsysteme oder Küchengeräte). Dadurch könnten wir eine noch ausgeprägtere Individualisierbarkeit von “udomi” gewährleisten. Durch stetige Änderungen im Zuhause der Zukunft müsste sich “udomi” kontinuierlich weiterentwickeln.

Quellen