Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie interaktive Oberflächen für verschiedenste Objekte mit dem 3D-Drucker erstellen können. Die Oberflächen lassen sich durch Schieben, Drücken oder Drehen mechanisch verändern, ohne dass dafür eine Elektronik nötig ist. So können etwa Flaschen mit Chemikalien, die nicht fest verschlossen sind, Nutzer automatisch visuell darauf hinweisen.

Interaktive Oberflächen können ihr Aussehen verändern. So können sie etwa unterschiedliche Farben annehmen, bei Bedarf Warnhinweise anzeigen, Bilder oder Muster darstellen. Das funktioniert in der Regel über Displays, die aber eine Elektronik und Strom benötigen, um zu funktionieren. Wissenschaftler des MIT haben einen mechanischen Ansatz für ihre interaktiven Oberflächen, ShiftLens genannt, gewählt. Die Ergebnisse ihrer Forschung haben die Wissenschaftler in dem Paper „ShiftLens: Mechanically Actuated Optical Surfaces for Switchable Appearances on 3D Object“ zusammengetragen.

Verschiebbare Linsenschicht

ShiftLens erzeugt wechselnde Oberflächenstrukturen über die Kombination von zwei optischen Schichten. Als Grundlage verwenden die Forscher eine der Objektform angepasste Strukturschicht. Diese enthält sich abwechselnde Bildstreifen, etwa zweier Bilder oder Grafiken. Darüber legen die Forscher eine Linsenschicht mit winzigen gekrümmten Linsen, die das Licht je nach Blickwinkel unterschiedlich lenken. Je nach Position dieser Linsenschicht über der Strukturschicht vergrößern sie Bereiche des darunterliegenden Bildes und verändern so die Oberflächendarstellung. So wird entweder das eine oder das andere Bild sichtbar.

Die Verschiebung der Linsenschicht erfolgt mechanisch über einen Schieber, einen Drehknopf oder einen Schalter. Prinzipiell kann die Linsenschicht etwa auch durch einen drehbaren Deckel einer Flasche verschoben werden. So kann sich deren Beschriftung durch festeres oder lockeres Zuschrauben des Deckels verändern und etwa einen Warnhinweis anzeigen, wenn die Flasche nicht fest genug zugeschraubt ist.

Um Objekte mit variablen Oberflächen möglichst schnell und einfach herstellen zu können, haben die MIT-Wissenschaftler ein ShiftLens-Designtool entwickelt. In der Software müssen Anwender lediglich die Form des Objektes und die unterschiedlichen Bilder eingeben sowie die visuellen Zustände definieren. Außerdem können sie die Art des Umschaltens der Oberfläche festlegen und Schieber, Drehknopf oder Schalter nahezu frei am Objekt positionieren. Das ShiftLens-Designtool funktioniert jedoch nicht mit allen Objektformen, sondern nur bei denen eine Verschiebung der Linsenschicht möglich ist.

Die fertig designten Objekte können dann mit einem Multimaterial-3D-Drucker in einem Rutsch ausgedruckt werden.

(olb)