Virtual reality: Der VR-Handschuh aus dem 3D-Drucker

publiziert: Freitag, 11. Nov 2022 / 15:45 Uhr
Mit der nächsten Generation eines VR-Handschuhs sollen virtuelle Welten im Metaverse greifbar werden.
Mit der nächsten Generation eines VR-Handschuhs sollen virtuelle Welten im Metaverse greifbar werden.

Gemeinsam mit Experten der EPFL und der ETH Zürich forscht ein Team der Empa an der nächsten Generation eines VR-Handschuhs, mit dem virtuelle Welten im Metaverse greifbar werden. Der Handschuh soll auf den Benutzer massgeschneidert sein und weitgehend automatisch produziert werden können - im 3D-Druckverfahren.

Manchmal fallen neu entwickelte Materialien auch einem Funktionstest zum Opfer. Empa-Forscher Patrick Danner hat gerade so etwas erlebt - und dabei auch noch gefilmt. «Als ich gut 2000 Volt an die Probe angelegt habe, ist sie in Brand geraten», berichtet er trocken. Das Malheur ist in seinem Handyvideo deutlich zu sehen: Erst raucht es, dann schlagen Flammen aus dem experimentell erzeugten Kunststoff. «Du hast hoffentlich noch ein Stück davon retten können», entgegnet Dorina Opris, Leiterin der Forschungsgruppe «Functional Polymeric Materials». Ein Beweisstück ist wichtig, um aus dem Ergebnis zu lernen und Schlüsse zu ziehen.

Opris und Danner sind mit ihrer Forschung an elektroaktiven Polymeren Teil eines Grossprojekts namens «Manufhaptics». Das Ziel des vierjährigen Projekts unter Leitung von Herbert Shea vom «Soft Transducers Lab» der EPFL ist ein Handschuh, der virtuelle Welten greifbar macht. Entscheidend dabei: Alle Bauteile des Handschuhs, die verschiedene Kräfte auf die Handoberfläche ausüben, sollen im 3D-Drucker herstellbar sein. Hier geht es also um die Erforschung neuer Materialien, bei denen die Produktionsmethode von vorne herein mitgedacht wird.

Drei Typen von Aktuatoren

Damit sich virtuelle Oberflächen echt anfühlen und die Objekte auch in der richtigen Grösse greifbar werden, wollen die Forscherteams von EPFL, ETH Zürich und Empa drei verschiedene Arten von Aktuatoren in den Handschuh integrieren: Auf der Unterseite der Finger können Noppen emporwachsen, die eine bestimmte Textur einer Oberfläche nachbilden. Im Bereich der Fingergelenke werden elektrostatische Bremsen montiert, die den Handschuh versteifen und die Gelenke blockieren. Das simuliert grössere, feste Objekte, die beim Anfassen Widerstand bieten. Die dritte Art von Aktuatoren, die das virtuelle Erlebnis vervollständigen, nennen sich DEA, kurz für dielektrische elastische Aktuatoren. Diese DEA werden auf dem Handrücken eingesetzt; sie raffen die Aussenhaut des Handschuhs soweit zusammen, dass er an allen Stellen optimal anliegt. Während des VR-Erlebnisses können sie ausserdem Druck auf die Handoberfläche ausüben. DEA sind das Teilprojekt der Empa.

Künstliche «Muskeln» aus dem 3D-Drucker

Dorina Opris, die Leiterin der Forschungsgruppe, hat jahrelang Erfahrung mit solchen elektroaktiven Polymeren gesammelt. «Diese elastischen Polymere reagieren auf elektrische Felder und ziehen sich zusammen wir ein Muskel», erläutert die Forscherin. «Aber sie können auch als Sensor dienen, eine äussere Kraft aufnehmen und daraus einen elektrischen Impuls erzeugen. Wir denken auch daran, sie zur lokalen Energieerzeugung einzusetzen: Aus Bewegung kann so überall Strom entstehen.»

Das Manufhaptics-Projekt stellt die Forscherin und ihren Kollegen Patrick Danner vor neue Herausforderungen. «Bislang haben wir unsere Polymere mit Hilfe von Lösungsmitteln auf dem Weg einer chemischen Synthese hergestellt», erläutert Opris. Nun muss alles ohne Lösungsmittel funktionieren: Geplant ist, bis zu 1000 feine Schichten aus dem 3D-Drucker übereinanderzulegen, immer abwechselnd das elektroaktive Polymer und eine stromleitende Schicht.

«Lösungsmittel gilt es zu vermeiden bei solch einer Produktionsmethode», sagt Opris. Und Patrick Danner erläutert die nächste Schwierigkeit: Die zwei verschiedenen Tinten, die dafür nötig sind, müssen die genau passende Konsistenz haben, um aus der Düse des 3D-Druckers zu fliessen. «Unser Projektpartner Jan Vermant von der ETH Zürich wünscht sich etwas mit ähnlichen Eigenschaften wie eine Handcreme. Es soll leicht aus dem Drucker kommen, und dann formstabil auf der Unterlage stehen bleiben». Und danach muss sich dieses «cremige» Schichtstruktur noch zum passenden Polymer vernetzen.

Nach einer langen Reihe von Versuchen hat Danner eine vielversprechende Formulierung gefunden - eine Creme, die flüssig genug ist und zugleich formstabil, und aus der in einem einzigen Schritt elektroaktive Polymere entstehen können. Sein Kollege Tazio Pleji an der ETH Zürich, ein Mitarbeiter in Jan Vermants Forscherteam, hat das Material erfolgreich in seinem 3D-Drucker zu mehreren Schichten verarbeitet - immer abwechselnd Polymer und Elektrodenmaterial. Noch sind es keine 1000 Schichten, sondern nur etwa 10. Und noch funktioniert der «künstliche Muskel» aus dem 3D-Drucker nicht zufriedenstellend.

Die Konkurrenz sitzt in Harvard

Doch Opris und Danner sind zuversichtlich, die Aufgabe gemeinsam mit den Druckspezialisten der ETH Zürich zu meistern - als möglicherweise erstes Forscherteam der Welt. Die einzigen wissenschaftlichen Konkurrenten auf diesem Gebiet sitzen an der «Harvard University» in Massachusetts. «Ich kenne die Kollegen dort von einigen Kongressen», sagt Dorina Opris. «Wir beobachten sehr genau, was die machen. Und die beobachten unsere Arbeit mit Sicherheit auch.»

(fest/pd)

.
Digitaler Strukturwandel  Nach über 16 Jahren hat sich news.ch entschlossen, den Titel in seiner jetzigen Form einzustellen. Damit endet eine Ära medialer Pionierarbeit. mehr lesen 22
Die Ozlo Sleepbuds im Case.
Die Ozlo Sleepbuds im Case.
Schlafstörungen sind ein weit verbreitetes Problem. Millionen von Menschen leiden unter Einschlafproblemen, Durchschlafstörungen oder nächtlichem Erwachen. Die Folgen von Schlafmangel sind vielfältig: Konzentrationsschwierigkeiten, Müdigkeit, Gereiztheit und sogar ein erhöhtes Risiko für Krankheiten. mehr lesen 
Das Potenzial von Makerspaces erstreckt sich über verschiedene Bereiche und hat Auswirkungen auf Bildung, Wirtschaft und Gesellschaft.
Publinews Makerspaces sind Hotspots für Kreativität und Innovation, die immer beliebter werden. Sie bieten Menschen jeden Alters physische Räume mit einer Vielzahl ... mehr lesen  
Aufgaben, digitale Geräte und Automatisierungsrisiko am Arbeitsplatz im Jahr 2022  Erwerbstätige Personen, die bei ihrer beruflichen Tätigkeit nie einen Computer, ein Tablet oder ein Smartphone verwenden, waren 2022 in der Minderheit. Während 13,0% ... mehr lesen
Mehr als ein Drittel der Erwerbstätigen (35,6%) arbeitet die gesamte Zeit mit digitalen Geräten.
Titel Forum Teaser
  • keinschaf aus Wladiwostok 2826
    grüezi Wie lasterhaft Mitleid mitunter sein kann, beweisen Sie doch gerade ... Mo, 26.12.16 20:05
  • Kassandra aus Frauenfeld 1781
    Vom Tode träumt ein negrophiles Schäfchen doch ständig. Wenn tausende Frauen in England ... Mi, 28.09.16 11:58
  • HentaiKamen aus Volketswil 1
    Kommt wieder Aber leider eine RIESEN Verlust für Leser wie mich die nicht mit dem ... Sa, 13.08.16 01:13
  • keinschaf aus Wladiwostok 2826
    sogar nach dem Tode hat die Kassandra noch die grösste Schnauze... jaja, diese ... Fr, 12.08.16 16:30
  • Kassandra aus Frauenfeld 1781
    Wow, wie hat sich die gute Kubra gemausert! Ich danke auch Ihnen ganz persönlich für die vielen harten und ... Mi, 20.07.16 20:25
  • Pacino aus Brittnau 731
    Übrigens, wusstet ihr schon . . . . . . dass die Foren von AZ (Wanner), 20min. und Schweizer Fernsehen ... Mi, 29.06.16 15:20
  • PMPMPM aus Wilen SZ 235
    Und jetzt? Ist noch online...? Liebes news-Team, schade ist die Situation so, dass etwas aufhören ... Di, 28.06.16 22:43
  • kubra aus Berlin 3232
    Danke für die gelebte Pressefreiheit. Damit mein ich durchaus auch den ... Di, 28.06.16 16:09
 
News
         
Der Schutz der elektronischen Komponenten von Outdoortechnik stellt eine besondere Herausforderung dar, ist aber möglich.
Publinews Im Freien zu leben und zu arbeiten bringt die Notwendigkeit mit sich, unsere Technologie gegen die Launen ... mehr lesen
Im Zuge der Industrie 4.0 erfahren auch Roboter einen Wandel von separierten Systemen hin zu einer vernetzten Produktionsgemeinschaft.
Publinews Industrielle Automatisierung und Produktion 4.0  Industrielle Automatisierung mit oder Roboter? Diese Frage stellen sich inzwischen viele produzierende Betriebe. mehr lesen
Über ein ausgefallenes Geschenk freuen sich viele.
Publinews Innovative Gadgets sind mehr als nur technische Spielereien; sie sind Begleiter, die den Alltag erleichtern und bereichern. Als ... mehr lesen
Es gibt viele hilfreiche Apps auf Google Play, man  muss sie nur finden.
Publinews Android ist ein unglaublich vielseitiges Betriebssystem, das heute mit fast 4 Millionen Apps im Play Store begeistern kann. Deswegen ist es oftmals gar nicht mal so ... mehr lesen
Die Suchmaschinenoptimierung (SEO) hat sich in den letzten Jahren gewandelt.
Publinews Suchmaschinenoptimierung (SEO) ist ein sich ständig wandelndes Feld, dessen Dynamik durch die sich stets ... mehr lesen
Anglizismen bereichern den Wortschatz und führen zu sprachlicher Vielfalt.
Publinews Anglizismen sind Wörter, die aus dem Englischen in eine andere Sprache übernommen werden und bilden ein faszinierendes Phänomen, das im ... mehr lesen
Eine personalisierte Shopping-Erfahrung ist für viele Menschen heutzutage unverzichtbar geworden.
Publinews In der heutigen Zeit hat das Online-Shopping eine enorme Bedeutung erlangt und gehört für viele Menschen zum Alltag. ... mehr lesen
Durch die Digitalisierung wird modernes Shopping möglich.
Publinews Die Digitalisierung führt zu Wandlungsprozessen in allen privaten und beruflichen Lebensbereichen. Unter anderem bringt sie neue Technologien mit sich, ... mehr lesen
Technologische Innovationen halten Einzug in die Gastronomie.
Publinews Der Empfangsbereich ist oft der erste Kontakt zwischen Gästen und Hotels oder Gastronomiebetrieben. Ein ... mehr lesen
Der letzte Schrei: AirSelfie-Drohne.
Publinews In der heutigen Welt sind Handys ein wichtiger Bestandteil unseres täglichen Lebens geworden. Von der einfachen Kommunikation bis hin zur ... mehr lesen
Stellenmarkt.ch
Kreditrechner
Wunschkredit in CHF
wetter.ch
Heute Mi Do
Zürich 5°C 16°C freundlichleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig freundlich wechselnd bewölkt, Regen
Basel 8°C 18°C freundlichleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig freundlich wechselnd bewölkt, Regen
St. Gallen 4°C 14°C recht sonnigleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig freundlich wechselnd bewölkt, Regen
Bern 4°C 16°C recht sonnigleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig freundlich wechselnd bewölkt, Regen
Luzern 6°C 16°C recht sonnigleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig freundlich wechselnd bewölkt, Regen
Genf 5°C 16°C sonnigleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig freundlich wechselnd bewölkt, Regen
Lugano 6°C 17°C sonnigleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig wechselnd bewölkt freundlich
mehr Wetter von über 8 Millionen Orten