Robotik in Fashion and Technology

Ziele/Motive/Ausgangslage

Die Welt der Mode befindet sich im Umbruch. Bestehende Design- und Produktionsprozesse werden heute in Frage gestellt und es wird nach neuen Ansätzen und Alternativen, oft mittels innovativer Technologien gesucht. Das Studium Fashion & Technology der Kunstuniversität Linz reagiert auf diese Veränderung und bildet Studierende an der Schnittstelle von Mode und Technologie aus. Mit diesem zukunftsorientierten Studium werden emergente Bereiche erschlossen, die weder von traditionellen Modeausbildungen noch von technischen Disziplinen alleine bedient werden können. Das hier vorgestellte Lehr-Kooperationsprojekt „Robotik in Fashion & Technology“ in Zusammenarbeit mit dem Labor für Kreative Robotik ist eine wichtige, richtungsweisende Lehrveranstaltung dieses neuen Studienganges.

Kurzzusammenfassung des Projekts in deutscher Sprache

Die Digitalisierung findet heutzutage Einzug in alle Bereiche des täglichen Lebens, so auch in die Mode. 3D Entwerfen ist somit ein fixer Bestandteil des Modestudiums geworden. Unser Lehr-Kooperationsprojekt „Robotik in Fashion & Technology“ beschäftigt sich mit der Frage nach dem nächsten Schritt, der Überführung aus dem Digitalen zurück in das Physische. Dabei sollen Studierende nicht nur in „Formen“ denken, die etwa 3D-gedruckt werden können, sondern innovative Prozesse entwickeln die Inspiration aus deren traditionellen, handwerklichen Wissen ziehen.

 

Unser digitales Lernelement sind Roboterarme, wie sie sonst in der Industrie eingesetzt werden. Diese können nämlich – wie die menschliche Hand – mit selbstentwickelten Werkzeugen ausgestattet werden und dadurch völlig neue Aufgaben erfüllen. Anstelle von industrieller Software benutzen wir eine eigens entwickelte, leicht bedienbare Schnittstelle die es auch Studierenden ohne Vorkenntnissen erlaubt, eigene Konzepte mit Robotern umzusetzen.

 

Die Kombination aus Expertise in Mode, Technologie und Robotik, wie sie aktuell an der Kunstuniversität Linz erlebt werden kann, ist international einzigartig. Die Erschließung von Robotern als kreative Werkzeuge und Schnittstellen vereint traditionelles Handwerk mit High-Tech und bietet unseren Studierenden ein starkes Alleinstellungsmerkmal für die digitale Zukunft.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

In today’s digital world, fashion is no longer just a handcraft but requires “digital” skills and knowledge in technology. Computer aided design courses have therefore become common in most fashion curricula. Our collaborative teaching project “Robotics in Fashion & Technology“ goes one step further by investigating the transition of ideas and concepts from the digital back into the physical realm. Our goal is to encourage students not just to think “geometrically” and design forms that can e.g. be 3D-printed, but instead to develop new and innovative processes that take inspiration from their traditional craft-knowledge.

 

Our digital teaching tool are robotic arms, that are more commonly found in industry. Like the human hand, they can be equipped with custom tools and therefore perform entirely new tasks and operations. Rather than using industrial software, we use a custom-developed, accessible software tool that enables even students with no previous expertise to realize their own processes and designs with robots.

 

The combined expertise in fashion, technology and robotics as it can today be found at the University for Arts and Design Linz is internationally unique. By making robots accessible to fashion students we turn these industrial machines into versatile, creative tools that allow students to merge high-end technology with traditional craft, preparing them for the digital future.

Nähere Beschreibung des Projekts

> Robotik in Fashion and Technology

 

Die Digitalisierung findet heutzutage Einzug in alle Bereiche des täglichen Lebens, so auch in die Mode. Gerade in der Mode besteht die Hoffnung, dass Digitalisierung und Automatisierung zu sozial und ökologisch nachhaltigeren Prozessen führen wird. So könnte die Mode in der Zukunft nicht mehr nur in großen Mengen in Billiglohnländern, sondern ressourcenschonend, individuell und wieder lokal in geringen Umfängen entstehen. Dafür ist es jedoch unbedingt erforderlich, Studierenden die dafür notwendigen Werkzeuge näher zu bringen. CAD (Computer-Aided-Design) Lehrveranstaltungen sind somit bereits vielerorts ein fixer Teil des Curriculums.

 

Der menschliche Körper ist eine komplexe dreidimensionale Form. Um diese mit Stoff zu umhüllen wurden in der Mode über Jahrhunderte aufwendige 2D Schnitttechniken entwickelt und weiter verfeinert. Die Drapage ist eine weitere Methode bei welcher das zweidimensionale textile Material direkt am Körper in eine dreidimensionale Form gebracht wird. Digitale Technologien eröffnen heute neuartige 3D Design- und Produktionsmethoden für die Mode. Computerbasierte Designwerkzeuge ermöglichen zum Beispiel das Entwerfen komplexer Formen für den, bezüglich seiner Form schwer zu erfassenden Körper mit einfachem Code und in 3D. Die Form, die Struktur oder Oberfläche und das Material werden gleichzeitig gestaltet und verschmelzen zu einem Designelement.

 

Unser Lehr-Kooperationsprojekt „Robotik in Fashion & Technology“ befasst sich mit dem nächsten Schritt, nämlich wie es möglich ist, diese digitalen Konzepte aus dem rein Virtuellen in die physische Welt zu überführen. Typischerweise werden hierfür CNC Maschinen wie etwa 3D Drucker und (Laser)cutter eingesetzt. Diese sind dabei in Hinblick auf die Prozesse und Materialien sehr eingeschränkt und können etwa nur dreidimensionale Geometrien aus Kunststoff additiv aufbauen, oder flache Materialien beschneiden.

 

Wir sind jedoch der Überzeugung, dass es für Innovationssprünge nicht ausreichend ist, bestehende Maschinen einzusetzen, stattdessen wollen wir es den Studierenden erlauben, Ihre handwerklichen Fähigkeiten auf Maschinen zu übertragen, und damit die traditionelle Lehre mit neuen, digitalen Methoden aus der Robotik zu ergänzen. Im Laufe des Studiums wird bei Fashion & Technology deshalb hierfür ein Bogen gespannt zwischen modernen und traditionellen Technologien. Die Studierende lernen zum Beispiel sowohl das klassische Schnittzeichnen als auch das digitale generieren von 3D Formen kennen. Das Lehr-Kooperationsprojekt „Robotik in Fashion & Technology“ ist ein sehr gutes Beispiel für eine Verschmelzung von neuen und alten Technologien. Es wird dabei nicht angestrebt, die Studierenden des FAT Studiums zu Maschinenbauern auszubilden, die ihre eigenen Maschinen bauen können. Stattdessen setzen wir Roboterarme der Firma KUKA ein. Dabei handelt es sich um „universelle“ Maschinen, die schon seit Jahrzehnten in der Automobilindustrie für Prozesse wie Schweißen eingesetzt werden. Der Vorteil von Robotern im Vergleich zu üblichen CNC Maschinen ist die Tatsache, dass sie – wie eine menschliche Hand – mit einer Vielzahl von Werkzeugen ausgestattet werden können und so für völlig unterschiedliche, neuartige Prozesse eingesetzt werden können. Diese Wandelbarkeit macht sie zu einem zentralen Punkt von Industrie 4.0 Konzepten, aber auch ausgesprochen interessant für Forschung und Lehre an unserer Universität.

 

Die Herausforderung bei der Anwendung von Industrierobotern war bis dato immer die Programmierung. Die Verwendung der von der Association for Robots in Architecture entwickelten Schnittstelle KUKA|prc erlaubt es uns nun, Roboterprojekte auch mit Studierenden ohne Vorkenntnisse umzusetzen. Diese Software wird inzwischen von mehr als hundert Universitäten weltweit eingesetzt, die Entwicklung passiert unter der Leitung von Prof. Braumann in Österreich und Deutschland. Somit kann didaktisch auf eine große Erfahrung in der Vermittlung von Robotik an neue Studierende zurückgegriffen werden, mit Workshops an Universitäten wie der USC Los Angeles, University of Calgary, University of Sydney, RMIT Melbourne, Tongji University Shanghai, Tsinghua University Peking, AHO Oslo, University of Aalborg, NU Singapore, RWTH Aachen und weiteren Universitäten.

 

Die Software setzt hierbei auf eine visuelle Programmierumgebung, bei der Algorithmen nicht in Textform niedergeschrieben werden müssen, sondern durch das Verbinden von funktionalen Komponenten definiert werden. Die Prozesslogik kann dadurch direkt mit der Robotersimulation verbunden werden, was eine unmittelbare Feedbackschleife erzeugt. Wenn Studierende einen Parameter in ihrem Prozess verändern, sehen sie unmittelbar wie der simulierte Roboter darauf reagiert. Das kann mit der Digitalfotographie verglichen werden, bei der das direkte Feedback auch einen viel schnelleren Lernprozess erlaubt. Als letzten Prozessschritt wird das simulierte Programm an den Roboter überführt, der es dann „in echt“ ausführt.

 

Die Lehrveranstaltung ist in vier Teile gegliedert:

 

? Inspiration

? Manuelle Prozessentwicklung

? Visuelle Programmierung

? Werkzeugentwicklung

? Hands-On mit Roboter

 

Das Ziel dieses Aufbaus ist es, die Studierenden aus dem Prozess und dem Handwerk an den Roboter heranzuführen. Somit findet zuerst ein Vortrag statt, der den Studierenden einen Überblick über die Möglichkeiten gibt, die einem Industrieroboter erschließen. Bei der darauffolgenden Prozessentwicklung ist es das Ziel, Prozesse und Materialien kritisch zu analysieren um Aspekte zu identifizieren, welche vom Einsatz von Robotern profitieren, weil sie etwa besondere Genauigkeit oder unergonomische, repetitive Arbeitsschritte benötigen.

 

Eine „Vollautomatisierung“ oder ein 1:1 Ersatz einer Fachkraft ist dabei nicht das Ziel, stattdessen sollen neue Prozesse erschlossen werden, die den Studierenden neue kreative Möglichkeiten bieten. Erst im Anschluss an diese Analyse wird den Studierenden die visuelle Programmierumgebung Grasshopper nähergebracht. Diese baut auf die CAD Software Rhinoceros auf, welche den Studierenden aus anderen Lehrveranstaltungen bei Fashion & Technology bereits bekannt ist, sodass der Umstieg leicht fällt. Unsere Erfahrung zeigt, dass es Sinn macht, die Programmierung in den mittleren Teil der Lehrveranstaltung zu schieben, da sich Studierende sonst zu stark nach den Möglichkeiten der Software ausrichten und weniger mutige Projekte wagen.

 

Der Prozess des Programmierens verlangt es von Studierenden, sich sehr bewusst mit den handwerklichen Prozessen auseinanderzusetzen und in die einzelnen Bestandteile auseinanderzudividieren. Bereits diese Auseinandersetzung gibt neue Einblicke und Inspiration für neuartige Roboterprozesse.

Sobald ein Entwurf für den Prozess und die Programmierung steht, muss mit der Werkzeugentwicklung weitergemacht werden. Eine wichtige Hilfe sind dabei die 3D Drucker der Universität die es uns erlaube, auf einfach Art und Weise Halterung zu bauen.

 

Der Abschluss des Projektes stellt die Fertigung am Roboter dar. Eine zentrale Erkenntnis bei diesem finalen Schritt ist es, dass es bei maschinellen Prozessen immer einer ganzheitlichen Betrachtung der physischen und digitalen Aspekte bedarf. Eine Simulation kann nur exakt sein, wenn sie die gleichen Ausgangsbedingungen hat wie die Realität, und reale Materialien haben Toleranzen: So schrumpft etwa ein 3D-Druck, oder eine Platte ist nicht perfekt eben.

Gerade die Fertigung mit einem 1000kg schweren Industrieroboter stellt eine große Motivation für die Studierenden dar, sich mit Konzepten zu befassen mit denen sie vormals noch nicht in Kontakt gekommen sind. Besonders wichtig ist es uns damit aufzuzeigen, nicht nur in Geometrien sondern in Prozessen zu denken. Methoden wie das 3D-Drucken verleiten dazu, sich nicht mit der Fertigung zu beschäftigen, sondern lediglich ein beliebiges, dreidimensionales Modell an einen Dienstleister zu schicken. Wenn es einem jedoch gelingt, die Fertigung von Anfang an ins Design miteinzubeziehen und zu einem Designfaktor und -werkzeug zu machen, erschließen sich für Studierende völlig neue Möglichkeiten.

 

Dies konnten wir bereits beim Spin-Off „Print-a-Drink“ beobachten, das aus einer früheren Lehrveranstaltung hervorgegangen ist und heute Firmen erfolgreich mit Robotern 3D-gedruckte Cocktails als Marketingwerkzeug für Messen und Veranstaltungen anbietet (www.printadrink.at).

Wir erwarten uns von der Lehrveranstaltung nicht, sämtliche Studierenden zu Roboterexperten zu machen, sondern legen ein Grundwissen, das ermutigen soll jenseits des State-of-the-Art zu denken.

 

> Projektresultate

 

Im Wintersemester 2016/2017 wurde die Lehrveranstaltung erstmals angeboten. Die Projektarbeit in der zweiten Hälfte der LVA geschah in Kooperation mit dem Lightpaintingkünstler Chris Noelle. Die Studierenden entwickelten digitale, dreidimensionale Formen und neuartige Lichtwerkzeuge. Durch die Langzeitbelichtung und die Bewegung des Roboters wurde aus den Lichtern Linien und dadurch expressive Bilder, welche dreidimensionale Silhouetten auf den Körper zeichneten. Dieser Prozess stellt für die Mode eine völlig neue Art der 3D Formfindung dar.

Für das Wintersemester 2017/18 wurde das Konzept der Lehrveranstaltung auf Basis des Feedbacks der Studierenden überarbeitet und weiter verfeinert. Das Leitkonzept des Semesters war es nun, Materialauftrag nicht nur als einen graphischen Prozess zu sehen, sondern auch die Auswirkungen auf die Struktur des Stoffes zu beachten. Wir arbeiteten somit mit elastischen Stoffen auf welche im gedehnten Zustand Material aufgetragen wurde. Die Gruppen entwickelten Werkzeuge mit Pinseln, umfunktionierten Deo-Rollern und Roboter-montierten Heißklebepistolen sowie 3D Druckern. Im gespannten Zustand haben die Prozesse somit nur einen graphischen Effekt, sobald der Stoff jedoch gelöst wird, führt das aufgebrachte Material zu einer ungleichen Kraftverteilung im Material, welche den Stoff aus dem zweidimensionalen ins dreidimensionale zwingt und somit völlig neue textile 3D Formen generiert. Die 3D Form des Kleidungsstückes entsteht somit nicht mehr durch das Zusammennähen einzelner 2D Schnittteile, sondern „automatisch“ aus dem Prozess heraus.

 

> Team

 

Fashion and Technology

Fashion & Technology ist ein Bachelor und (ab Oktober 2018) Masterstudium für zeitgenössisches Modedesign mit Schwerpunkt Innovation und Technologie. Fashion & Technology begreift Technologie als Katalysator für innovative und nachhaltige Designlösungen und alternative ästhetische Konzepte. Ziel der Ausbildung ist es, die Studierenden auf neu entstehende Anforderungen und Berufsbilder im Spannungsfeld von Mode und Technologie vorzubereiten. Neben einer breit gefächerten klassischen Ausbildung im Bereich Modedesign bietet das Studium nicht zuletzt durch seine Kooperationspartner/innen wie dem Ars Electronica Center oder dem Linz Center of Mechatronics die Option, interdisziplinär in Feldern wie Mechatronik, Textiltechnologie oder Medienkunst zu experimentieren und Überschneidungen für innovative Designprozesse zu nutzen. Studierende arbeiten hierbei mit neuesten Entwicklungen aus dem High-Tech-Bereich wie zum Beispiel der Robotik, genauso wie mit traditionellen, handwerklichen Techniken.

 

Kreative Robotik

Das Labor für Kreative Robotik an der Kunstuniversität wurde als Kooperationsprojekt mit dem Ars Electronica Center, KUKA Roboter CEE GmbH, Robots in Architecture und der JKU unter der Leitung von Prof. Johannes Braumann gegründet. Seit 2017 ist Maria Smigielska Forscherin an der Abteilung und beteiligte sich auch am vorgestellten Projekt.

Das Labor ist interdisziplinär ausgelegt und kooperiert eng mit einer Vielzahl von Partnern, von individuellen MedienkünstlerInnen und DesignerInnen, über KMUs und Handwerksbetriebe hin zu großen Firmen wie Adidas und KUKA. Das Labor sieht Industrieroboter nicht nur als Fertigungsmaschinen, sondern als universelle Schnittstellen zwischen der digitalen und physischen Welt. Die Lehre am Labor für Kreative Robotik steht allen Studierenden der Universität für künstlerische und industrielle Gestaltung Linz offen, zusätzlich werden – wie hier vorgestellt – Schwerpunktprojekte mit einzelnen Studienrichtungen angeboten. Das Labor engagiert sich auch in der vor-universitären Wissensvermittlung und bietet so gemeinsam mit dem Ars Electronica Center Roboterworkshops mit dem Titel „Hack the Robot“ an. Diese zielen einerseits auf SchülerInnen und Schüler, in adaptierter Form aber im Rahmen des Projekts „Zukunftsfabrik“ auch auf beschäftigungslose Jugendliche.

Positionierung des Lehrangebots

Das Lehrangebot wird bewusst bereits im Bachelor-Abschnitt des „Fashion & Technology“ Studiums positioniert, da es Studierenden möglichst früh einen Einblick in die Robotik geben soll. Die Studierenden haben auch im weiteren Verlauf ihres Studiums die Möglichkeit, Projekte mit Robotern umzusetzen. Auch forschungsgeleitete Master-Arbeiten in diesem Bereich werden ermutigt.

Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2018 nominiert.
Ars Docendi
2018
Kategorie: Digitale Lehr- und Lernelemente in Verbindung mit traditionellen Vermittlungsformen
Ansprechperson
Johannes Braumann, Univ.-Prof.
Institut für Raum und Design
0664-4535388
Nominierte Person(en)
Johannes Braumann, Univ.-Prof.
Institut für Raum und Design, Kreative Robotik
Christiane Luible-Bär, Univ.-Prof.
Institut für Raum und Design, Fashion and Technology
Ute Ploier, Univ.-Prof.
Institut für Raum und Design, Fashion and Technology
Maria Smigielska, MA
Institut für Raum und Design, Kreative Robotik
Themenfelder
  • Didaktische Methode
  • Infrastruktur
  • Neue Medien
Fachbereiche
  • Kunst, Musik und Gestaltung