Cultivator

Bioprinting in der Küche von Morgen

Cultivator ist ein experimenteller Prototyp der zur Diskussion über die Zukunft des Fleischkonsums anregen soll. Dieses Thema haben wir aus drei verschiedenen Blickwinkeln betrachtet:

  • Bevölkerungsentwicklung und damit einhergehende Entwicklung des Fleischkonsum bis zum Jahr 2050.
  • Entwicklung von Lebensmittelkultur und insbesondere Lebensmittelästhetik.
  • Die Rolle der Küche im Haushalt im Wandel und daraus entstehende Bedienkonzepte für Küchengeräte.
Dieses weite Betrachtungsspektrum ermöglichte uns ein Konzept auszuarbeiten das angefangen vom Handel, über das Haushaltsgerät wie es in der Küche von morgen vorgefunden werden könnte bis hin zum eigentlichen Produkt „Fleisch“ alle Aspekte zu skizzieren.
 
Closeup
 

Geschichte des Bioprinting

In der Popkultur des 20. Jahrhunderts (Jetsons „Foodarackacycle”) ist das Drucken von Lebensmitteln ein immer wiederkehrendes Thema. Aber bereits 1932 veröffentlicht Winston Churchill den Text „Fifty Years Hence“ in dem er eine Technologie zur künstlichen Fleischerzeugung prophezeit.
 

“[…] we shall escape the absurdity of growing a whole chicken in order to eat the breast or wing by growing these parts seperately under a suitable medium.“

Seitdem hat sich im Bereich des „Tissue Engineering“ gerade im medizinischen Bereich viel weiterentwickelt wodurch diese Vision bereits heute (zumindest im Laborumfeld) Realität ist. Einen guten Überblick über die Technologie und den aktuellen technischen Stand bietet der Artikel „A taste of things to come.“, erschienen in „Nature“ (2010).

Gesellschaftliches Umfeld

Bei der Analyse der gesellschaftlichen Gegebenheiten denen sich unser Projekt stellen muss haben wir uns intensiv mit der Studie „The State of Food and Agriculture“ der „Food and Agriculture Organization“ der Vereinten Nationen beschäftigt, die sehr detaillierte Projektionen gerade für den Fleischkonsum bis ins Jahr 2050 beinhaltet. Dadurch wurde sehr schnell klar dass der Fleischkonsum gerade in den Ländern besonders stark zunehmen wird (sowohl im Verhältnis als auch in absoluten Zahlen), in denen eine breite mittelständische Schicht entsteht, oder diese bereits vorhanden ist. Daher wurde für uns sehr schnell klar, dass wir ein Produkt für diesen Markt konzipieren müssen, da Fleischkonsum gerade auch in Hinblick auf sich ausbreitende Entomophagie immer mehr zur Frage von Status und Wohlstand wird.

Lebensmittelästhetik & Küchenkultur

Essen ist fundamentaler Bestandteil von Kultur und bedarf deshalb genauer Betrachtung einerseits der Kultur des Essens an sich als auch die Kultur des Ortes an dem Essen zubereitet wird, der Küche.
 
Bei der Entwicklung der Küchenkultur haben wir uns insbesondere mit dem Wandel von der industriellen „Frankfurter Küche“ von Margarete Schütte-Lihotzky hin zu humanistischen Küchenmodellen von Ettore Sottsass („Über Küchen“, 1992) und Otl Aicher + bulthaup („Die Küche zum Kochen“, 1982). Weiters haben wir uns mit Studien sowohl von Miele („2063 Dining“, 2013) als auch IKEA („The future of Kitchens“, 2010) intensiv auseinandergesetzt wodurch wir zum Schluss kamen dass sich das Modell von Aicher/Sottsass weiterentwickeln wird hin zur Küche als Zentrum nicht nur des Familienlebens sondern auch des Energiemanagments des Heims.
 
Die Ästhetik von Lebensmitteln war ein entscheidender Aspekt. Hatten wir anfänglich noch über Werkzeuge zum Erzeugen von Formen die man von klassischem Fleisch kennt kamen wir in Gesprächen mit unseren beratenden Professoren zum Begriff „Lebensmittelskeuomorphismus“. Auch die Studien von Miele und IKEA sprechen von eher von einfachen, geometrischen Formen die Fleisch, das auch in viel kleineren Portionen dargereicht werden soll. Im folgenden haben wir uns dann an der Molekularküche orientiert und uns mit dem Buch „In-Vitro Meat Cookbook“ (Next Nature Network, 2014) auseinandergesetzt.
 

Zielsetzung

Im Zuge dieser intensiven Recherchephase haben wir schließlich ein Produkt und einen plausiblen Kreislauf in dem es stattfinden könnte konzipiert und haben uns entschieden diesen prototypisch auch umzusetzen.
 

Ziel des Projekts ist es ein interaktives Ausstellungsexponat zu schaffen, das durch eine plausible Demonstration von Hardware und Benutzeroberfläche eine Diskussion zum Thema „Bioprinting“ und Lebensmittel im Wandel allgemein anregt, und gleichzeitig durch verschiedene subtile Hinweise während der Interaktion auch auf den gesellschaftlichen und technologischen Wandel in der Küche allgemein hinweist.

Es ging also darum eine glaubhafte „Choreographie“ für die Ausstellung zu konzipieren, die durch ihre Glaubhaftigkeit dem Besucher ermöglicht sich in den Heimkoch des Jahres 2050 hineinzuversetzen und dadurch eine Diskussion über „was wäre wenn“ anzuregen.
 
Aufbau (final)

Ausstellungskonzept für halben Tisch mit „Kostproben“ neben dem Prototypen.

Prototypenbau

Umsetzung
 
Nach mehrfacher Iteration sowohl beim Interface als auch bei der Hardware haben wir uns bei der Umsetzung für ein Modell aus tiefgezogenem Polysterol mit Plexiglaskomponenten entschieden. Um die gewünschte Oberfläche aus Kunststoff mit abgerundeten Ecken zu erreichen mussten wir per Hand ein Modell bauen, das für das Tiefziehen geeignet war.
Weitere Komponenten wie die Einfassung für das iPad an der Oberseite sowie Applikationen am Gerät wurden aus schwarzem Acrylglas bzw. Plexiglas gelasert um die Illusion eines industriell gefertigten Produkts aufrecht zu erhalten.
Bei der Umsetzung der Software haben wir auf XCode 6 + Swift gesetzt.
 

Cultivator. Bioprinting in der Küche von Morgen.

 Cutlivator 2
 
Hardware
Die Hardware war sehr wichtig um das Konzept glaubhaft zu demonstrieren. Sie besteht aus einem mit der ursprünglichen Tiefziehform aus Uriol beschwerten Korpus aus dünnem, tiefgezogenem Polysterol und einer abnehmbaren Abdeckung aus schwarzem gelasertem Acrylglas mit einem Ausschnitt der genau den Bildschirm des darunterliegenden iPads freigibt. Dadurch haben wir den Effekt eines „embedded Device“ erzielt.
 
Cultivator verfügt über zwei Compartments in denen das Fleisch gedruckt werden kann (angedeutet durch zwei Plexiglasflächen an der Vorderseite die die Schubladen darstellen sollen). Wir haben uns bewusst gegen eine durchsichtige Oberfläche entschieden da das Drucken von Fleisch kein Prozess ist den man sehen sollte, will man von dem Stigma des „künstlichen Produkts“ weg. Die Größe ist mit der einer handelsüblichen Mikrowelle vergleichbar und sollte ausreichen genügend Fleisch für den durchschnittlichen Verbrauch einer mittelständischen Familie zu produzieren. An der rechten Seite befinden sich die Steckplätze für das Zellmaterial.
 
Die schwarze Oberfläche war eine bewusste Entscheidung aus mehreren Gründen. Schwarze, glänzende Oberflächen stehen in der Küche immer für Sauberkeit und gute Reinigungseigenschaften. Das beste Beispiel dafür ist das (Ceran-)Kochfeld. Da unser Konzept selbstreinigende Eigenschaften gerade für die Oberfläche vorsieht war schwarz für uns die richtige Entscheidung. Unser Konzept sah weiterhin vor, dass der Drucker hauptsächlich von einem Solarpanel ebenfalls im Display mit Strom versorgt wird, was das Schwarz immer mehr zur richtigen Wahl machte. Außerdem ergab sich durch das schwarze Acrylglas noch viel mehr der Effekt des Verschmelzens des iPad-Displays mit dem Gehäuse.
 
Software
Die Gestaltung der Software war von Anfang an stark von der Hardware beeinflusst. Den schwarzen Hintergrund sahen wir als Notwendigkeit, damit der Effekt der Verschmelzung von Hard- & Software entstehen kann. Wir achteten bei der Gestaltung insbesondere darauf, dass unser System ohne diskontinuierliche Interaktion funktioniert (siehe A. Matuschak: „A Generation of Lifelong Learners“), wodurch sich mehr das Gefühl eines digitalen Küchengerätes beim Benutzer einstellt (siehe Regler/Drehknöpfe an Herden, etc.) und nicht das eines Computers für die Küche.
 
Interface 1 Neu 
 
Um dies zu ermöglichen haben wir uns für ein horizontal scrollendes Band an Rezepturen entschieden. Rezepturen in Cultivator sind Zusammensetzung von Fleisch die entweder von Köchen/Organisationen rund um den Globus, der eigenen Familie oder von einem selbst zusammengestellt wurden. Eine Rezeptur besteht aus einem Titel, einer Kurzbeschreibung sowie einer dominanten Nährwerttabelle in der die Werte rot markiert werden, die den Bedürfnissen des momentanen Benutzers wenig entsprechen.
Einer der großen Vorteile einer persönlichen Technologie wie sie Cultivator und das Bioprinting darstellt ist die Individualisierbarkeit, in diesem Fall der Nährwerte. Natürlich wäre es zwecklos die Werte an sich direkt anpassbar zu machen, da dabei kaum Fleisch entstehen könnte das sowohl geschmacklich als auch physiologisch sinnvoll wäre. Daher haben wir uns einer Metapher bedient, die Fotobearbeitungsprogrammen entnommen ist, dem Zauberstab in Form des „Nährwerte personalisieren“ Buttons. Wird dieser gewählt versucht Cultivator die Nährwerte anzupassen und gleichzeitig den Charakter der gewählten Fleischrezeptur soweit wie möglich beizubehalten. Anschließend kann das Fleisch der Warteschlange hinzugefügt werden. Über die Leiste an Familienmitgliedern (und Haustieren) am oberen Bildschirmrand können Gesundheitsdaten sowie geschmacklicher Vorlieben anderer Personen in die Bewertung mit einbezogen werden.
 
Da diese Ansicht zwar einen guten Überblick über einzelne Rezepte und Vergleichsmöglichkeit zueinander bietet, allerdings zum browsen durch die verschiedenen Rezepturen zu kleinteilig ist wird, wenn der Nutzer nach einer Rezeptur sucht in einen anderen Modus gewechselt.
 
Interface 2 - Neu

Diese Ansicht für verbesserte „glancability“ wird aktiviert sobald der Benutzer beginnt zu scrollen, also nach einer anderen Rezeptur sucht. Dabei wird nicht in einen anderen Modus gewechselt sondern dieser ergibt sich durch Animation bzw. Ausblenden verschiedener Elemente. So wird beispielsweise der „Nährwerte personalisieren“-Button zu einem Punkt der durch Farbe und Pulsation andeutet ob das Fleisch gedruckt wird, noch angepasst werden sollte oder bereit zum drucken ist. Zusätzlich wird ein Bild des Urhebers der Rezeptur eingeblendet.

Interface neu 3

Sobald Cultivator erkennt dass keine Nutzerinteraktion mehr stattfindet (und auch kein Nutzer mehr auf den Bildschirm schaut) wird ein energiesparender Modus aktiviert. Sollte der Bildschirm berührt worden sein haben wir versucht die selbstreinigende Oberfläche dadurch darzustellen dass an jeder Stelle, an der der Benutzer den Bildschirm berührt hat ein Fingerabdruck dargestellt wird der langsam verschwindet.
Eine Animation der Waben im Hintergrund soll zur Interaktion auffordern.
Da Energie und gerade Energiemanagment im Haushalt auch Teil unserer Betrachtung waren ist für den Benutzer jederzeit im unteren Bildschirmrand erkennbar welche der drei möglichen Energiequellen gerade benutzt werden. (Selbstversorgung durch Solarpanel, Nutzung der hausinternen Stromversorgung oder Fallback auf das öffentliche Stromnetz) Dafür haben wir 3 Icons entwickelt die subtil auf diese neue Art wie private Energieversorgung funktionieren wird hindeuten. Die Symbole können auf The Noun Project heruntergeladen werden.

Ausstellung und Fazit

Auf der Semesterausstellung im Frühjahr 2015 wurde Cultivator schließlich gezeigt und bot dort die Gelegenheit über die Zukunft von Ernährung und Fleischkonsum zu diskutieren. Allgemein wurde unser Exponat und die Idee des Druckens von Fleisch sehr positiv aufgenommen. Auf jeden Fall gelang es die Aufmerksamkeit der Besucher auf das Thema zu lenken, da vielen nicht bewusst war, dass so eine Technologie existiert, bzw. bald sogar den Weg in ihr zu Hause finden könnte, und welche fundamentalen Probleme die Fleischindustrie im Moment verursacht.
 
Ausstellung
 
Am besten kann man sich natürlich ein Bild von Cultivator machen wenn man die Software selbst ausprobiert. Daher kann der Prototyp auf GitHub heruntergeladen werden und auf jedem iPad ausprobiert werden.
 
Neben der eigentlichen Software entstand auch zur Erkennung von „user presence“ (die in Cultivator auf Bewegungsdaten in Bildern und Gesichtserkennung basiert) eine Library zum erstellen von Prototypen für Interfaces mit Gesichtserkennung für iOS (8.0+) mit Swift.
Diese Library kann bereits auf GitHub heruntergeladen werden und erleichtert den Umgang mit Gesichtserkennung in CocoaTouch bedeutend.
 
Zuletzt möchten wir uns noch bei der Firma bulthaup — e.sprecher bedanken in deren Schauräumen wir Cultivator fotografieren durften.