AG Kabine Design

Prof. Hans Sachs

TH OWL – Lehrgebiet CAAD
Prof. Dipl.-Ing. Ulrich Nether

TH OWL – Fachbereich Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur

Infos über die Arbeitsgruppe Kabine Design

Neue Mobilität

Aufgrund des Klimawandels wird sich unsere Mobilität in den folgenden Jahren drastisch verändern. Eine Schlüsselrolle liegt hier nicht nur bei, viel diskutierten, neuen Antriebstechnologien und deren Energieversorgung sondern auch insbesondere in ganzheitlicheren und nachhaltigeren Gestaltungsansätzen, umweltverträglicheren Fertigungsverfahren sowie innovativen und umfassenden Mobilitätskonzepten. Gerade im ländlichen Raum fehlen hier noch maßgebliche Impulse und Beispiele für öffentliche, einfach zugängliche, individualisierbare und vor allem nachhaltigere Mobilitätsangebote.

Gestaltung der Kabine

Das MONOCAB setzt ganzheitlich und umfassend auf neue Impulse und Möglichkeiten im Bereich Nachhaltigkeit. Die Kabine des Fahrzeugs ist aus sogenannten NFK – Naturfaserverbundstoffen gerfertigt. Der Formenbau der Außenhülle, der mit unserem Partner Greenboats in Bremen entwickelt und dort fabriziert wird, basiert auf Flachsfasern in Kombination mit Naturharzen, die herkömmliche chemische Harze zum größtmöglichen Anteil ersetzen. Der Innenraum der Kabine wird maßgeblich auf Basis natürlicher Ressourcen gefertigt. Neben Kork, der auch in der Außenhülle als Stabilisator und Dämpfer eingesetzt wird, spielen organische Materialien wir Holz, Cellulose, Naturtexilien sowie recycelte Kunststoffe die Hauptrolle in Produktion und Ausstattung, die wir mit unseren Partnern Isringhausen GmbH & Co. KG, Aunde , Becker KG and Nuo GmbH entwickeln. Auf komplexe Bauteile, Verklebungen und schwer zu recycelnde Materialien wurde möglichst und weitestgehend erfolgreich verzichtet.

Interaktion – Schnittstellen und Nutzererlebnis

Die Kommunikation und Ausstattung der MONOCABs ist in höchstem Maße interaktiv. Sämtliche Innenraumkomponenten können per UI (User Interface) ebenfalls den individuellen Bedürfnissen der Fahrgäste angepasst werden. So sind zahlreiche Konfigurationen eines MONOCAB‘s zur Mitnahme von Rollstuhl-, Fahrradfahrern (auch Lastenrädern), Kindern, Gepäck oder sogar Fracht möglich. Die UE (User Experience) also die Kommunikation bzgl. Displays, Licht und Audio mit dem Fahrzeug lässt sich ebenfalls individualisieren. Informationen werden nach dem 2 Sinne Prinzip vermittelt und folgen gleichzeitig dem Prinzip „Shy Technology“. Medien, Beleuchtung, Akustik und Haptik wurden auf Basis von Personas, User Stories und User Scenarios entworfen. Für die Entwicklung und Umsetzung konnten die IoT Spezialisten Mindwalks, EnvueHomburg Lichtplanung und Enger als Partner des Konsortiums gewonnen werden.

Rahmenbedingungen und Fahrzeugdimensionen

Die technischen und räumlichen Rahmenbedingungen für das geplante Schienenfahrzeug geben eine maximale Breite von 120 cm vor. Darüber hinaus ist die Kabinenhöhe mit 160 cm über dem Rahmen ebenfalls begerenzt. Aufgrund der technischen und funkionalen Anforderungen resultiert eine Fahrzeuglänge von 525 cm. Um eine größere Gesamtbreite als 100 cm zu erreichen muss die Kabine asymmetrisch auf der Längsachse (Gleisrichtung) bzw. auf dem Gleis liegen. In Folge wird die Beladung – z.B. die Passagiere im Kabinenraum möglichst außermittig positioniert. Zudem sorgen die dynamischen Ausgleichsgewichte für das Gleichgewicht des Fahrzeugs. Der Kabineninnenraum soll auch für Menschen im Rollstuhl und zur Fahrradmitnahme einfach nutzbar und zugänglich sein. Hierzu wurden entwurfsleitend und -treibend Normen und Maßstäbe des Universal Design und der Inklusion angesetzt. Für Materialisierung bzw. Produktion möglichst nachwachsende, recycelte und recycelbare Rohstoffe angestrebt. Darüber hinaus wurde und wird, wo möglich, das Prinzip Cradle-to-Cradle in der Zusammensetzung der Materialien und Bauteile verfolgt.

Teamwork beim MONOCAB OWL

Alle Schritte der Kabinenentwicklung finden in enger kontinuierlicher Abstimmung mit den verschiedenen Arbeitsgruppen statt, wobei insbesondere technisch- konstruktive Aspekte einschließlich Aerodynamik, Kräfteverhalten und Fahrwerkspezifika einfließen.
Im Entwicklungsprozess sind zwei maßgebliche Entscheidungen getroffen worden:

die Bodengruppe wird bis auf Energieversorgungsschnittstellen vom Kabinenaufbau separiert
aufgrund der kurzen Projektlaufzeit werden drei Demonstratoren entwickelt, zwei wie geplant als technische fahrende Demonstratoren mit einer gestalterisch vereinfachten Kabine, die ausgelegt ist für die Laborversuche und die Technik zeigt, einer als technisch nicht funktionsfähiges reines Konzeptfahrzeug, das mögliche Design- und Nutzungsqualitäten präsentiert im Sinne eines Messemodells.

(Material-) Experimente, MockUps, Simulationen

Bei Experimenten mit Mock Ups im Maßstab 1:1 wurde das Konzept einer zweiteiligen Kabine entwickelt, in der im Normalbetrieb maximal sechs erwachsene Personen Platz finden. Eineinhalbmeter breite Türöffnungen, die im unteren Teil zum Bahnsteig hin aufklappen, erweitern die Bodenfläche an der Haltestelle und machen das MONOCAB rollstuhltauglich.
In einem iterativen Prozess wurden 3D Modelle konstruiert, Materialproben, Konstruktions- und Fertigungsversuche durchgeführt. Darüber hinaus wurden alternative Entwürfe für die Außenhülle und den Innenraum, Beleuchtung, Information und Grafik, UI/UX erstellt. Die Entwurfskonzepte wurden jeweils verglichen und reflektiert sowie in der Simulation von Nutzungsszenarien erfahrbar gemacht. Dazu wurden sowohl physische Mockups, VR Projektionen, Visualisierungen, Animationen als auch Detailversuche im Maßstab 1:1 durchgeführt.

Konzept Aussenhülle

Die Außenhülle wurde nach einem “Designfreeze” im Juni 2021 gestalterisch und konstruktiv in NFK (Naturfaserkomposit) Technik, mit Flachsfasern armierte Bioharze, ausformuliert und detailliert. Dafür wurde das in dieser innovativen Technik versierte Segelyachtbau Unternehmen Greenboats als Partner gewonnen. Bis Ende 2021 wurden alle Details für den Formenbau entwickelt und fixiert. Die Formelemente des Design Konzeptfahrzeugs wurden für die technischen Demonstratoren vereinfacht.

Konzept Interieur

Für das Interieur des Konzeptfahrzeugs wurden in Abstimmung und Austausch mit dem in dieser Technolgie führenden Unternehmen Becker KG (ansässig in der Region) flexible Sitze und Funktionselemente in Formsperrholz entworfen. Innenverkleidungen aus einem CNC-verarbeiteten Echtholzfurnierkomposit mit Textilqualität des Unternehmens Nuo, das ebenfalls als Partner gewonnen werden konnte, finalisieren das für den Fahrzeugbau neuartige Innenraumkonzept. Polsterelemente und Textilien wurden in Abstimmung mit dem Partner ISRI/Aunde konzipiert, Böden mit dem ebenso in der Region ansässigen Unternehmen Delignit. Für die technischen Demonstratoren wurden Standardbänke von ISRI modifiziert, die Böden werden transparent vorgesehen, so dass die Gyroskop-Technik auch während des (Test-) Betriebs gezeigt werden kann.

Konzept UI/UX

User Interaction und User Experience wurden einerseits auf der Grundlage des Universal Design konzipiert und entworfen, d.h. alle Informationen werden nach dem “Zwei-Sinne-Prinzip” angeboten und sind niederschwellig und zugänglich durchgestaltet. Des Weiteren orientiert sich das Konzept an der so genannten “Shy Technology” in der Mediales zurückhaltend gegenüber dem Konkreten eingesetzt wird. So wird mit einem möglichst geringen Einsatz von Ressourcen ein hochkomfortables, nutzerzentriertes Fahrerlebnis erzeugt, das in Individualisierbarkeit und intuitive Interaktion bestmöglich verbindet. Medien, Beleuchtung, Akustik und Haptik wurden auf Basis von Personas, User Stories und User Scenarios entworfen. Für die Entwicklung und Umsetzung des Konzeptes konnten die IoT Spezialisten Mindwalks und EnvueHomburg Lichtplanung sowie das Unternehmen Enger gewonnen werden.

Termine der Arbeitsgruppe

19.05.2022 (Präsentation Dörentrup) gesamtes MONOCAB Team
01.05.2022 Tag der offenen Tür Dörentrup, Präsentation MONOCAB Design, VR/Slideshow/Demonstrator
31.06.2022 Fertigstellung Kabinenhülle NFC
01.07. – 15.09.2022 Ausbau Demonstrator Kabine Design/Tech
01.09. – 30.09.2022 Aufbau Präsentation MONOCAB OWL

Veröffentlichungen

Ulrich Nether, Hans Sachs: Session “Future Transportation Design”: MONOCAB OWL auf der Detmold Conference Week “Design Strategies – Future Habitats” 2021, 16.11.2021 / Beitrag: Carolina Meirelles, Maximilian Müh, MONOCAB OWL Presentation