THE WASTIVE: Ein interaktives Ebbe und Flut digitaler Fertigungsabfälle

Inhaltsverzeichnis

• 1. Einführung & Überblick
• 2. Das Problem: Abfälle aus der digitalen Fertigung
  • 2.1 Umweltauswirkungen
  • 2.2 Aktuelle Abfallströme
• 3. THE WASTIVE: Konzept & Design
  • 3.1 Poetische Neuerfindung
  • 3.2 Interaktiver Mechanismus
• 4. Technischer & künstlerischer Rahmen
  • 4.1 Sensor- & Reaktionssystem
  • 4.2 Material- & ästhetische Entscheidungen
• 5. Verwandte Arbeiten & Kontext
  • 5.1 Nachhaltiges Interaktionsdesign (SID)
  • 5.2 Forschung zu umweltfreundlichen Materialien
• 6. Zentrale Erkenntnisse & Analyse
• 7. Technische Details & mathematisches Modell
• 8. Experimentelle Ergebnisse & Nutzerengagement
• 9. Analyseframework: Eine Fallstudie ohne Code
• 10. Zukünftige Anwendungen & Richtungen
• 11. Referenzen

1. Einführung & Überblick

"THE WASTIVE" ist eine interaktive Kunstinstallation, die eine provokante Frage stellt: Was wäre, wenn Abfälle aus der digitalen Fertigung die Welt beobachten könnten? Sie verwandelt Abfallmaterialien aus Prozessen wie 3D-Druck und Laserschneiden in bewusste Beobachter, die mit menschlicher Anwesenheit interagieren. Die Installation ahmt den rhythmischen Wechsel von Ebbe und Flut der Meereswellen nach und schafft einen stillen, poetischen Dialog zwischen den Betrachtern und dem technologischen Rückstand, den sie produzieren. Dieses Werk steht an der Schnittstelle von Mensch-Computer-Interaktion (MCI), digitaler Fertigung, Medienkunst und Nachhaltigkeit und zielt darauf ab, eine breitere öffentliche Auseinandersetzung mit Umweltfragen zu fördern, die oft auf Expertenkreise beschränkt sind.

2. Das Problem: Abfälle aus der digitalen Fertigung

Die Demokratisierung der digitalen Fertigung hat zu vermehrtem Prototyping und Materialeinsatz geführt, hauptsächlich Kunststoffen. Dies erzeugt erhebliche Abfälle, einschließlich Stützstrukturen, fehlgeschlagener Drucke und Verschnitt.

2.1 Umweltauswirkungen

Unsachgemäß entsorgte Kunststoffe zerfallen zu Mikroplastik und bedrohen marine Ökosysteme. Schätzungsweise 11–23 Millionen Tonnen Plastik gelangen jährlich in die Ozeane [4]. Der Prototyping-Lebenszyklus in der MCI übersieht oft die vollen Umweltkosten des Materialverbrauchs.

2.2 Aktuelle Abfallströme

Häufige Abfälle sind 3D-Druck-Stützstrukturen, überschüssiges Infill, fehlgeschlagene Drucke und Laserschnittreste von Sperrholz. Diese Materialien werden typischerweise als inerte Nebenprodukte gesehen, nicht als Entitäten mit Potenzial für Dialog oder Reflexion.

3. THE WASTIVE: Konzept & Design

Die Installation kontextualisiert Abfall neu – von einem Problem zu einem Teilnehmer.

3.1 Poetische Neuerfindung

Das Kernkonzept ist Anthropomorphismus. Dem Abfall wird eine "Stimme" und ein "Blick" verliehen. Es verschiebt die Perspektive von "3D-Druck-Abfall beobachten" zu "Von 3D-Druck-Abfall beobachtet werden" und stellt so die Rolle und Verantwortung des Betrachters infrage.

3.2 Interaktiver Mechanismus

Wenn sich Betrachter nähern, erwacht die Installation. Ihre Bewegungen und Klänge sind so gestaltet, dass sie Meereswellen nachahmen – eine direkte Metapher für das letztendliche Ziel vieler Kunststoffabfälle. Dies schafft eine reflektierende, sinnliche Erfahrung, die sowohl schön als auch beunruhigend ist.

4. Technischer & künstlerischer Rahmen

Die Arbeit vereint Sensortechnologie, kinetische Skulptur und Sounddesign.

4.1 Sensor- & Reaktionssystem

Näherungssensoren (z.B. Ultraschall oder LiDAR) erfassen die Anwesenheit und Entfernung von Betrachtern. Diese Daten steuern Aktoren (wahrscheinlich Servo- oder Schrittmotoren), um die wellenartige Bewegung in den zusammengesetzten Abfallstücken zu erzeugen. Audiofeedback, das Meeresrauschen ähnelt, wird algorithmisch basierend auf Interaktionsparametern generiert.

4.2 Material- & ästhetische Entscheidungen

Das physische Material ist der Abfall selbst – kuratierte 3D-gedruckte Kunststoffe und Laserschnitt-Holzreste. Die Montage folgt wahrscheinlich organischen, ungleichmäßigen Mustern, um mit den präzisen, geometrischen Ursprüngen des Abfalls zu kontrastieren. Das Farbschema leitet sich vom Originalzustand der Materialien ab, möglicherweise mit Beleuchtung, um die aquatische Metapher zu verstärken.

5. Verwandte Arbeiten & Kontext

THE WASTIVE baut auf etablierten Forschungsdomänen auf.

5.1 Nachhaltiges Interaktionsdesign (SID)

Von Forschern wie Blevis [1] geprägt, setzt sich SID für die Integration ökologischer Überlegungen in das Interaktionsdesign ein. Der nachhaltige Prototyping-Lebenszyklus von Eldy et al. [3] bietet einen praktischen Rahmen, den THE WASTIVE durch eine emotionale, persuasive Ebene ergänzt.

5.2 Forschung zu umweltfreundlichen Materialien

Initiativen wie das 3D-Druck-Filament von Rivera et al. aus gebrauchtem Kaffeesatz [5] repräsentieren die materialwissenschaftliche Seite der Nachhaltigkeit. THE WASTIVE operiert auf der Wahrnehmungs- und Verhaltensseite und zielt darauf ab, Einstellungen zu ändern, die die Nachfrage nach solchen Innovationen antreiben.

6. Zentrale Erkenntnisse & Analyse

Zentrale Erkenntnis: THE WASTIVE ist keine technische Lösung für Abfall; es ist ein psychologisches Trojanisches Pferd. Seine wahre Innovation liegt darin, die Kernstärke der MCI – die Schaffung fesselnder Erfahrungen – zu nutzen, um die Wahrnehmung des Nutzers gegenüber Abfall zu verändern und die Umweltfolgen der digitalen Fertigung persönlich, unmittelbar und seltsam schön wirken zu lassen.

Logischer Ablauf: Die Logik des Projekts ist elegant zirkulär: 1) Nimm das physische Ergebnis eines problematischen Systems (Fertigungsabfall). 2) Verleihe ihm Handlungsfähigkeit mit den Werkzeugen desselben Systems (Sensoren, Aktoren, Code). 3) Nutze diese Handlungsfähigkeit, um das Problem (Meereswellen-Metapher) auf die Nutzer des Systems zurückzuwerfen. Es schließt den Feedback-Loop, der bei der Entsorgung typischerweise unterbrochen ist.

Stärken & Schwächen: Seine Stärke ist seine wirkungsvolle, nicht belehrende Rhetorik. Anders als eine Statistik oder ein Warnhinweis schafft es Empathie für das Unbelebte. Die Schwäche, typisch für spekulatives Design, ist die Messbarkeit. Übersetzt sich eine ergreifende Erfahrung in einer Galerie in verändertes Verhalten in einem Labor oder Maker Space? Das Projekt stützt sich stark auf die Annahme, dass affektives Engagement zu Handlungen führt – ein Zusammenhang, den die Verhaltenswissenschaft oft als fragil ansieht.

Umsetzbare Erkenntnisse: Für Forscher ist dies ein Maßstab dafür, wie SID-Forschung fesselnd gestaltet werden kann. Der nächste Schritt sollte sein, die Installation zu instrumentieren, um Daten darüber zu sammeln, wie die Erfahrung die geäußerten Absichten der Betrachter oder, noch besser, ihre anschließenden Prototyping-Entscheidungen in einem verknüpften Workshop verändert. Für die Industrie ist es ein Aufruf, Abfallströme nicht nur als logistische Probleme, sondern als Designmaterial und Kommunikationskanäle zu betrachten. Stellen Sie sich einen 3D-Drucker vor, der nach einem fehlgeschlagenen Druck nicht nur piept, sondern mit einer wellenartigen Bewegung seines eigenen Abfallbehälters visuell "seufzt" – eine kleinskalige, integrierte Version des Prinzips von THE WASTIVE.

7. Technische Details & mathematisches Modell

Die wellenartige Bewegung kann als gedämpftes harmonisches System modelliert werden, bei dem die Abfallstücke auf die Nähe des Betrachters ($d$) reagieren. Das Aktivierungsniveau $A(t)$ eines bestimmten Aktors könnte durch eine Funktion wie folgt gesteuert werden:

$A(t) = A_{max} \cdot e^{-\beta d} \cdot \sin(2\pi f t + \phi) \cdot S(t)$

Wobei:
- $A_{max}$ die maximale Amplitude ist.
- $\beta$ ein Dämpfungskoeffizient ist, der umgekehrt proportional zur Näheempfindlichkeit ist.
- $f$ die Frequenz der Wellenschwingung ist.
- $\phi$ ein Phasenversatz ist, um Wanderwelleneffekte über mehrere Aktoren zu erzeugen.
- $S(t)$ eine stochastische Rauschfunktion (z.B. Perlin-Noise) ist, um natürliche, nicht-mechanische Wellenvariation nachzuahmen.

Die Klangsynthese könnte einen ähnlichen Parameter ($d$) verwenden, um die Amplitude und Frequenz einer Reihe gefilterter Rauschoszillatoren zu modulieren und so das "sanfte Murmeln des Meeres" zu erzeugen.

8. Experimentelle Ergebnisse & Nutzerengagement

Während das PDF keine formalen quantitativen Ergebnisse präsentiert, ist das beschriebene Ergebnis qualitativ und verhaltensbezogen. Das "Experiment" ist die Ausstellung der Installation. Der Erfolg wird am beobachteten Betrachterverhalten gemessen: langanhaltendes Engagement, kontemplative Haltung und berichtete Wahrnehmungsverschiebungen in Nachbefragungen oder Kommentarlogs. Anekdotische Ergebnisse deuten wahrscheinlich darauf hin, dass die Installation erfolgreich die beabsichtigte Reflexion auslöst und die Betrachter für den Lebenszyklus ihrer eigenen kreativen Materialoutputs sensibilisiert. Die Gegenüberstellung des Hightech-Abfalls mit der organischen, ozeanischen Bewegung ist die Schlüsselvariable, die diesen reflektierenden Zustand antreibt.

Diagrammbeschreibung (konzeptionell): Ein hypothetisches Balkendiagramm, das die Antworten von Betrachtern in einer Umfrage vor und nach der Erfahrung mit THE WASTIVE vergleicht. Die y-Achse zeigt den Prozentsatz der Betrachter, die Aussagen wie "Ich fühle mich persönlich verantwortlich für meinen Prototyping-Abfall" oder "Digitaler Fertigungsabfall fühlt sich wie ein abstraktes Problem an" zustimmen. Eine signifikante positive Verschiebung (Zunahme bei Verantwortung, Abnahme bei Abstraktion) nach der Erfahrung würde die Wirkung der Installation visuell demonstrieren.

9. Analyseframework: Eine Fallstudie ohne Code

Framework: Der "Wahrnehmungs-Handlungs-Loop für nachhaltige MCI"

Fallstudienanwendung auf THE WASTIVE:
1. Verschleierte Wahrnehmung: Normalzustand: Nutzer nehmen Fertigungsabfall als ein unvermeidliches, inertes Nebenprodukt ("Müll") wahr. Der Feedback-Loop zwischen Kreation und Umweltfolge ist unterbrochen.
2. Intervention: THE WASTIVE platziert sich direkt in diesen unterbrochenen Loop. Es präsentiert den Abfall physisch neu und simuliert sein potenzielles Umweltziel (das Meer) durch Metapher.
3. Veränderte Wahrnehmung: Neuer Zustand: Nutzer werden gezwungen, den Abfall als eine aktive Entität mit Verbindung zu einem größeren Ökosystem wahrzunehmen. Der Loop wird durch Kunst temporär geschlossen.
4. Potenzielle Handlung: Das Framework stellt die Hypothese auf, dass diese veränderte Wahrnehmung die Wahrscheinlichkeit nachhaltiger Handlungen (z.B. Suche nach biologisch abbaubaren Filamenten, Minimierung von Stützmaterial) in zukünftigen Fertigungsaufgaben erhöht. Dieser letzte Schritt erfordert eine Längsschnittstudie zur Validierung.

Dieses Framework kann verwendet werden, um andere persuasive Nachhaltigkeitsprojekte in der MCI zu analysieren, indem abgebildet wird, wie sie spezifische "Brüche" im Wahrnehmungs-Handlungs-Loop des Nutzers in Bezug auf die Ressourcennutzung anvisieren.

10. Zukünftige Anwendungen & Richtungen

1. Integration als Bildungswerkzeug: Verkleinerte Versionen von THE WASTIVE könnten in universitären Maker Spaces, Fab Labs und Designschulen als permanente, interaktive Erinnerungen eingesetzt werden, die den kreativen Akt direkt mit seiner materiellen Konsequenz verknüpfen.
2. Generative & adaptive Systeme: Zukünftige Iterationen könnten Computer Vision nutzen, um den spezifischen Typ des in die Installation eingespeisten Abfalls (z.B. PLA vs. ABS, Stützstruktur vs. fehlgeschlagener Druck) zu analysieren und ihr Reaktionsmuster entsprechend anzupassen, um einen nuancierteren Dialog zu schaffen.
3. Daten-Physicalisierung von Abfallströmen: Das Konzept könnte sich zu einem Echtzeit-Daten-Physicalisierungs-Dashboard für ein Fertigungslabor entwickeln. Ebbe und Flut, Farbe oder Klang der Installation könnten an Live-Metriken des Materialverbrauchs, Energieeinsatzes oder erfolgreicher Druckraten gekoppelt werden, um Ressourcenflüsse greifbar sichtbar zu machen.
4. Kreuzbestäubung mit KI-Kunst: Die Integration generativer KI-Modelle (wie solche, die auf Prinzipien von CycleGAN für Stiltransfer basieren [7]) könnte es dem System ermöglichen, die potenziellen zukünftigen Formen oder Degradationspfade des darin platzierten Abfalls zu "träumen" oder zu visualisieren und so der Reflexion eine zeitliche Dimension hinzuzufügen.

11. Referenzen

1. Blevis, E. (2007). Sustainable interaction design: invention & disposal, renewal & reuse. Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '07).
2. DiSalvo, C., Sengers, P., & Brynjarsdóttir, H. (2010). Mapping the landscape of sustainable HCI. Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '10).
3. Eldy, et al. (2023). A Sustainable Prototyping Life Cycle for Digital Fabrication. ACM Conference Paper.
4. IUCN. (2021). Marine plastics. International Union for Conservation of Nature.
5. Rivera, M. L., et al. (2022). Sustainable 3D Printing Filament from Spent Coffee Grounds. ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
6. Karana, E., et al. (2015). The T(r)opic of Materials: Towards a Relational Understanding of Materials Experience. International Journal of Design.
7. Zhu, J., Park, T., Isola, P., & Efros, A. A. (2017). Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks. Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV).
8. Gaver, W. (2012). What should we expect from research through design? Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '12).
9. IPCC. (2022). Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Intergovernmental Panel on Climate Change.