Fabricating custom-shaped thin-film interactive surfaces

Abstract

Novel possibilities in digital fabrication empower end-users to design and fabricate custom objects and surfaces. But in order to equip these with interactivity, the user has to fall back on existing display and touch surfaces, which come in a predefined resolution and shape. This constrains the shape and consequently the application areas of the interactive device. This work presents three approaches, based on printed electronics, for designing and fabricating interactive surfaces with an individual shape and functionality on flexible materials. The first contribution is a design and fabrication approach for custom and flexible touch-displays. We present display primitives to support their digital design. In order for the end-user to physically instantiate the design, we show two practicable printing processes for electroluminescent displays. Additionally, a technical solution for adding touch sensitivity is provided. In the second contribution, we extend this work with a novel design and fabrication approach for interactive folded 3D objects. In an integrated digital design environment, the user annotates 3D models with user interface elements. Based on the design, folding and printing patterns including interactive elements are automatically generated. The third contribution focuses on manual forming. We show a flexible multi-touch sensor foil, which can be cut using physical tools while remaining functional. We contribute novel patterns for the internal wiring of the sensor to support a variety of shapes.

Neuartige technische Möglichkeiten in der digitalen Fabrikation erlauben Endnutzern maßgeschneiderte Objekte und Oberflächen zu gestalten und zu erstellen. Um diese aber mit Interaktivität auszustatten, muss auf bestehende Displays und Touchoberflächen mit definierter Auflösung und Form zurückgegriffen werden. Das beschränkt die Form und damit auch den Einsatzbereich des interaktiven Geräts. Basierend auf gedruckter Elektronik, werden in dieser Arbeit drei Ansätze vorgestellt, um interaktive Oberflächen mit einer individuellen Form, Funktion und auf flexiblen Materialien zu gestalten und zu erzeugen. Der erste Beitrag ist ein Design- und Fabrikationsansatz für maßgeschneiderte berührungssensitive und flexible Displays. Darin stellen wir Displayprimitive zur Unterstützung des digitalen Designs vor. Um diese physisch zu instantiieren, tragen wir zwei für den Nutzer durchführbare Druckprozesse für elektrolumineszente Displays bei. Wir zeigen außerdem eine technische Lösung, um dem Display Berührungssensitivität hinzuzufügen. Im zweiten Beitrag, erweitern wir dieses Vorgehen um einen neuartigen Design- und Fabrikationsanatz für interaktive gefaltete 3D Objekte. In einer integrierten digitalen Designumgebung annotiert der Nutzer 3D Modelle mit Userinterfaceelementen. Falt- und Druckmuster inklusive interaktiver Elemente werden automatisch generiert. Im dritten Beitrag zeigen wir eine flexible Multi-touch Sensorfolie, welche vom Nutzer zugeschnitten werden kann und weiterhin funktioniert. Darin tragen wir neuartige Muster für die interne Verdrahtung des Sensors bei um eine Vielzahl von Formen unterstützen.