Wearable-Plattform: Wo Elektronik mit 3D-Druck in den Ärmel kommt

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Die Wearable-Plattform Jacquard von Google umfasst eine App und einem physischen "Tag", der sich in Textilien integrieren lässt. Die additive Fertigung bot die Flexibilität für eine solche Integration.

• Die Google Advanced Technology and Projects (ATAP)-Gruppe befasst sich mit ungewöhnlichen Lösungen, die zu anwendungsorientierten Innovationen führen.

• Das Jacquard-Projektteam innerhalb von ATAP arbeitet an der Entwicklung vielseitiger Produkte erforscht, wie Technologie zugänglicher und hilfreicher werden kann.

• Jacquard ist eine Wearable-Plattform mit einer App und einem physischen "Tag", der sich in Textilien integrieren lässt.

"Unser Team ist wirklich auf der Suche nach Lösungen. Wir sind immer am Erforschen von neuen Technologien, aber am Ende ist das Wichtigste die anwendungsorientierte Innovation", erklärt Bryan Allen, technischer Programmmanager und Leiter des ATAP Labs* von Google. Das Team ist auf 3D-Druck und fortschrittliche Fertigung spezialisiert und arbeitet daher mit vielen verschiedenen additiven Fertigungstechnologien, einschließlich der PolyJet-Technologie von Stratasys, unter anderem auch für die Wearable-Plattform Jacquard.

Wearable-Plattform Jacquard von Google

Unter der Leitung von Ivan Poupyrev arbeitet das Jacquard-Projektteam innerhalb von Google ATAP an der Entwicklung innovativer Produkte für eine breite Palette von Anwendungen und erforscht, wie Technologie zugänglicher, hilfreicher und letztlich menschlicher werden kann.

Jacquard von Google ist eine Wearable-Plattform, die die digitale Welt in den Alltag bringen soll - ohne den Lebensstil des Nutzers zu stören. Die Plattform umfasst eine App und einen physischen „Tag“ (eine Art Chipkarte), der in eine Reihe von Textilien integriert werden kann und interaktive digitale Erfahrungen ermöglicht, ohne dass man ein Gerät in der Hand halten muss. Der Jacquard „Tag“ selbst sieht unscheinbar aus, aber das ist durchaus beabsichtigt.

"Unsere Designs sind dazu gedacht, zu verschwinden. Sie sollen sich nahtlos in unsere ästhetische Umgebung einfügen", sagt Allen. Deshalb ist die physische Jacquard-Komponente ein kleiner, schlanker „Tag“, der so modifiziert werden kann, dass er in fast jedes Produkt passt, von einem Rucksack bis zu einem Schuh. Das sind Produkte, die normalerweise nicht mit digitalen Erfahrungen in Verbindung gebracht werden. Bei einer Jacquard-Anwendung wurde der „Tag“ in den Ärmel einer Jeansjacke integriert. Mit einer Reihe von Bewegungen, wie dem Streichen oder Antippen des Ärmels, kann der Benutzer Aktionen wie das Anhalten von Musik, das Aufnehmen eines Fotos oder das Annehmen eines Telefonanrufs ausführen.

Flexibilität in die Produktentwicklung bringen

Das Team stand vor einer komplexen Aufgabe: eine Produktpipeline für Hard- und Soft-Goods elegant zu verschmelzen. Dieses anspruchsvolle Projekt erforderte ein vielseitiges Spektrum an Fertigungstechniken und -technologien, sowohl traditionelle als auch additive. Die PolyJet-Technologie bot die Flexibilität, die das ATAP-Team für die Wearable-Plattform benötigte.

Die Vielseitigkeit von PolyJet ermöglicht es Designern, in jeder Phase des Designprozesses einzusteigen und die benötigten Prototypen zu erstellen, von einfarbigen Konzeptmodellen bis hin zu funktionalen Prototypen aus mehreren Materialien. Bauteile, die mit buchstäblich flexiblen Materialien gedruckt werden, ermöglichen noch realistischere Bauteile. PolyJet-Drucker wie die J8-Serie kombinieren eine exzellente Auflösung mit einer großen Auswahl an Materialien und Workflow-Funktionen. Diese Drucker sind auch Pantone-validiert und bieten Tausende von einzigartigen Farbtönen und die Möglichkeit, Oberflächenstrukturen von Holzmaserung bis Leder zu simulieren.

Bryan Allen erklärt, dass PolyJet-Drucker ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit, Materialleistung und Funktionstreue bieten -- letzteres ist ein entscheidender Schritt im Produktentwicklungsprozess von ATAP. "Wir reden hier über Dinge, die es vorher nicht gab", sagt er. Das Team muss in der Lage sein, den Multi-Material-Aufbau des Endprodukts genau nachzubilden, und dieser Prozess muss schnell gehen. Normalerweise würde die Entwicklung eines Prototyps aus mehreren Materialien Wochen dauern, aber mit PolyJet kann das ATAP-Team am Ende des Tages den Druckvorgang starten und am nächsten Morgen ein hochpräzises Modell in den Händen der Ingenieure haben.

Drucktempo, Materialleisung und Funktionstreue für die Wearable-Plattform

Stratasys hat diesen Prozess mit der kürzlichen Ankündigung der KeyShot 10 Rendering-Software und dem 3MF-Dateiformat einfacher gemacht. Durch das Speichern von Designs im 3MF-Format erzeugt KeyShot druckfertige Dateien mit akkuraten Farben und Displacement-Maps zur dreidimensionalen Simulation von Texturen. Das Google ATAP-Team war ein wichtiger Beta-Kunde.

"Eine Menge Designer nutzen KeyShot. Je näher das 3D-gedruckte Endteil dem KeyShot-Rendering kommt und je einfacher es ist, von der Vision des Designers zum endgültigen Druck zu gelangen, desto besser", sagt Allen.

Das Ergebnis ist, dass die Designer mehr Fragen schneller beantwortet bekommen. Mit anderen Worten, sagt Allen, man "entschärft" das Risiko des Prozesses. "Sie gewinnen Zeit, um Ihre Lösungen zu erforschen und zu optimieren und kritische Anforderungen zu erfüllen, damit Sie in die nächsten Phasen übergehen können."

Diese zusätzliche Zeit ist entscheidend für Gruppen wie ATAP, die sich darauf konzentrieren, wirklich neuartige Produkte zu entwickeln, die das technische Erlebnis verbessern. Das Team ist bestrebt, Produkte zu entwickeln, die in verschiedene Bereiche integriert werden können, um den Anwendern in einer Reihe von unterschiedlichen Umgebungen und Erfahrungen zu helfen. Das, erklärt Allen, ist der Grund, warum Jacquard so spannend ist.

Menschliche Analogien ermöglichen das, was als Nächstes kommt

Bisher hat das ATAP-Team die Wearable-Plattform nicht nur in der Jeansjacke, sondern auch für die Einführung eines tragbaren Gaming-Sportschuhs und eines intelligenten Rucksacks genutzt; und es sollen noch weitere Anwendungen folgen.

In der Zwischenzeit setzt das Team den 3D-Druck weiterhin auf neue Weise ein. ATAP beginnt sogar damit, die Digital Anatomy-Technologie von Stratasys einzusetzen, um die Leistung von Funktionsmaterialien zu verbessern. Der PolyJet-basierte Digital Anatomy 3D-Drucker repliziert das Aussehen, die Textur und die Reaktionsfähigkeit der menschlichen Anatomie, einschließlich Gewebe, Knochen und Muskeln. Er wurde entwickelt, um die Vorbereitung und das Training von Chirurgen zu verbessern und neue medizinische Geräte zu testen, und hat auch beim Google ATAP Lab-Team ein Zuhause gefunden. Schließlich entwickeln sie Geräte, die sich am menschlichen Körper gut tragen lassen müssen. "Die genauere Nachbildung der Materialien des menschlichen Körpers eröffnet völlig neue Wege der Erforschung", sagt Allen.

PolyJet hilft eindeutig dabei, diese neuen Erfahrungen zum Leben zu erwecken. Allen sagt, dass mit der weiteren Entwicklung und Verbesserung des 3D-Drucks die endgültigen gedruckten Bauteile noch besser mit den Absichten der Designer und den realen Materialien übereinstimmen werden.

"Die Drucker holen wirklich auf um das Level zu erreichen, wie Designer über Design und Materialien denken", erklärt Allen. "Die Zukunft kommt viel schneller, als wir dachten, und bei Google ATAP bauen wir die Fähigkeiten aus, um vorhersagen zu können, was möglich sein wird."

*Als Forschungs- und Entwicklungslabor für Hardware bei Google vereint ATAP verschiedene Teams von Ingenieuren, Wissenschaftlern und Designern, um Technologien zu entwickeln, die die alltäglichen Interaktionen mit der physischen Welt bereichern. Ein erfolgreiches ATAP-Projekt beginnt mit einer neuen technischen Erkenntnis und endet, wenn ein Produkt mit neuer Technologie in die Hände der Kunden gelangt.

Bild: Jacquard-„Tag“, eingearbeitetet in den Ärmel einer Jeansjacke. Bildquelle: Stratasys

Weitere Informationen: https://atap.google.com/jacquard/ und https://www.stratasys.com/

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