Forschungsschwerpunkte

Haptik

Die Haptik befasst sich mit dem Tastsinn des Menschen. Dieser stellt zunächst eine Empfindung wie Geräusch, Farbe oder Geruch dar und ist keine direkt messbare physikalische Größe. Die Haptik umfasst alle Bereiche, die im direkten Zusammenhang mit dem Anfassen, Fühlen und Begreifen von Dingen stehen.

Grundsätzlich wird unterschieden in Oberflächenhaptik, die sich mit dem Gefühl beim Berühren verschiedener Materialien und ihrer Oberflächenstrukturen beschäftigt. Jeder kennt die verschiedenen Empfindungen beim Berühren von Holz, Leder oder Aluminium.

Der andere große Bereich der Haptik ist die Betätigungshaptik, mit der wir uns hier ausschließlich beschäftigen. Gerade in der Automobilindustrie gewinnt dieses Forschungsgebiet immer mehr an Bedeutung. Die meisten Dinge, in denen ein hohes Maß an Ingenieurarbeit im Bereich der Haptik steckt, fallen einem Verbraucher kaum auf. Beispielsweise der Knopf am Autoradio: Warum dreht er sich mit genau diesem Widerstand? Wieviel Kraft benötigen wir, um ihn zu drücken? All dies nehmen wir nur unterbewusst war, doch es beeinflusst Kaufentscheidung und Fahrsicherheit enorm.

Unser Schwerpunkt liegt vor allem auf translatorischen und rotatorischen Bedienelementen (Schalter und Drehknöpfe), die typischerweise mit einer Finger-Hand-Bewegung zu betätigen sind. Im Kfz sind dies z. B. die Betätigungselemente für Infotainment, Heizung-/Klimasteuerung.

In meinem Labor für mechatronische und feinwerktechnische Systeme wurde im Jahr 2001 ein computergesteuerte Präzisionsprüfstand für translatorische und rotatorische Schalter entwickelt. Damit war es möglich Kraft-/Weg- bzw. Drehmoment-/Drehwinkel-Kennlinien hochgenau zu erfassen. Ab 2003 wurde zunächst in einem teilweise öffentlich geförderten Projekt der Zusammenhang der physikalischen Messgrößen mit der haptischen Empfindung untersucht. Ab 2008 finanzierte ein Kfz-Hersteller eine weitergehende Untersuchung. In beiden Fällen enstand zusammen mit dem Lehrstuhl für Ergonomie in der Fakultät Maschinenwesen der TU München und Prof. Dr. Heiner Bubb und seinem Nachfolger Prof. Dr. Klaus Bengler eine Dissertation. In meinem Haptik-Labor an der Hochschule Heilbronn wurde für die Probanden-Versuche ein Haptik-Simulator entwickelt. Dieser kann sowohl Tast- wie Drehschalter mit beliebig softwareseitig einstellbaren Kennlinien darstellen. Neben Kraft (Drehmoment) und Weg (Drehwinkel), lassen sich auch Totlagenspiel, viskose Dämpfung, trockene Reibung sowie träge Masse (Trägheitsmoment) in weiten Grenzen einstellen. Damit konnten wichtige Erkenntnisse zu Wahrnehmbarkeits- und Unterschiedsschwellen in der haptischen Wahrnehmung gewonnen werden.

Mikrodosierung

Bei der Mikrodosierung ist es das Ziel, fließfähige Medien in extrem kleinen Volumenbereichen (<1µl) zu dosieren und meist auf ein anderes Medium zu übertragen. Eine wichtige Rolle spielt dies z. B. beim Tintendruck (Drop-On-Demand). In diesem Bereich fertigte ich meine Dissertation bei Prof. Dr. Joachim Heinzl, dem Erfinder des Tintendrucks, am Lehrstuhl für Feingerätebau und Getriebelehre an der TU München an. Das Know-How zu diesen mikrotechnischen Druckköpfen ist in Deutschland nur noch bei wenigen Personen vorhanden, insbesondere aber bei Prof. Dr. Wolfgang Wehl, mit dem ich viele Projekte gemeinsam durchgeführt habe. Näheres findet man hier.