Von der Unvollkommenheit zur Innovation: Wie digitale Materialien nachhaltiges Design unterstützen
Chris Lefteri
Hallo Nicolas, könntest du dich bitte vorstellen und uns etwas über deine Rolle bei Adobe erzählen?
Nicolas, bevor wir ins Detail gehen, erzähl uns doch bitte etwas über dich und deine Arbeit bei Adobe.
Nicolas Paulhac
Ich bin Director of 3D Content bei Adobe Substance. Mein Hintergrund umfasst Industriedesign und CMF (Farbe, Material, Oberfläche), wo ich mich darauf konzentriert habe, wie Produkte hergestellt werden und wie verschiedene industrielle Prozesse die Materialumwandlung beeinflussen.
Bei Adobe Substance bieten wir eine Suite von fünf spezialisierten Anwendungen für die Materialerstellung, Texturierung und Inszenierung an, mit denen 3D-Künstler und Designer aus verschiedenen Branchen digitale Materialien erstellen, auf Produkte anwenden und ihre Entwürfe visualisieren können. Meine Aufgabe besteht darin, die Content-Produktion innerhalb dieser Anwendungen zu leiten und gebrauchsfertige Assets für unsere Substance 3D Assets-Bibliothek zu kuratieren, die die grundlegenden Elemente bereitstellt, die Kreative für ihre 3D-Projekte benötigen.
Chris Lefteri
Perfekt! Und wie bringen Sie die Welt der realen Materialien in die Adobe-Software?
Nicolas Paulhac
Die Erstellung digitaler Materialien kann auf zwei Arten erfolgen, die jeweils einzigartige Vorteile bieten. Man kann entweder eine reale physische Oberfläche scannen oder Texturen vollständig digital erstellen.
Beim Scannen werden reale Materialien mit einem Materialscanner erfasst. Dies gewährleistet eine hohe Genauigkeit und Präzision, da Textur-Maps erzeugt werden, die widerspiegeln, wie das Material durch wichtige Eigenschaften wie Farbe, Glanz und Oberflächenrelief auf Licht reagiert. Diese Methode eignet sich ideal, um Materialien präzise und realistisch nachzubilden.
Materialien können auch vollständig von Grund auf mit prozeduralen Werkzeugen erstellt werden. Diese Methode bietet maximale Flexibilität und Kontrolle und ermöglicht es den Entwicklern, jeden Aspekt des Verhaltens und Aussehens des Materials zu definieren, ohne auf physische Muster angewiesen zu sein.
Diese Methoden sind nicht voneinander getrennt, sondern ergänzen sich gegenseitig.
Designer können mit einem gescannten Material beginnen und dann zusätzliche Effekte anwenden – Farben ändern, Oberflächendetails hinzufügen oder Muster einfügen, die im Originalmuster nicht vorhanden sind. Dieser Ansatz ermöglicht kreative Freiheit bei gleichzeitiger Beibehaltung einer starken Verbindung zur physischen Referenz, wodurch im Wesentlichen ein personalisiertes „Materialverhalten“ geschaffen wird.
Bei Adobe Substance verwenden wir beide Methoden zur Erstellung von Texturen. Jedes Material in der 3D-Assets-Bibliothek ist ein lebendiges Asset, das individuell angepasst werden kann. Jedes Material fungiert durch seine offen liegenden Parameter, die Benutzer ändern können, als eine Art Minibibliothek, die unendliche Variationen von sich selbst generieren kann – sei es in Bezug auf Farbe, Oberflächenstruktur, Glanz, Muster und mehr. Speziell für CMF-Designer kann es als eine Art digitales Fab Lab dienen. Dies ermöglicht es Künstlern und Designern, maßgeschneiderte digitale Materialien zu erstellen, die sowohl ausdrucksstark als auch produktionsreif sind, indem sie die Kohärenz mit dem Verhalten realer Materialien bewahren.
Chris Lefteri
Und dieses Fab Lab bezieht sich auf die Art und Weise, wie die Materialien im realen dreidimensionalen Sinne verarbeitet werden?
Nicolas Paulhac
Wenn der Prozess eine visuelle Auswirkung auf die Oberfläche hat, was sehr oft der Fall ist, ja. Wir beginnen damit, die visuellen Eigenschaften physischer Proben zu untersuchen, um sie so originalgetreu wie möglich zu reproduzieren. Aber damit geben wir uns nicht zufrieden. Wir analysieren die Formungsprozesse und untersuchen, wie jeder Produktionsschritt das endgültige Aussehen und die Haptik des Materials beeinflusst. Indem wir diese Erkenntnisse mit Veredelungstechniken verbinden, können wir sinnvolle Anpassungsparameter in das digitale Material einbringen. Auf diese Weise wird das Prozessbewusstsein in das Material selbst eingebettet, sodass es nicht nur eine visuelle Nachbildung, sondern ein anpassbares digitales Asset ist.
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Chris Lefteri
Sie müssen also über eine fantastische physische Materialbibliothek verfügen?
Nicolas Paulhac
Wir sammeln tatsächlich Muster – aber nicht nur physische. Unsere Referenzen umfassen eine Vielzahl von Formaten, darunter Bilder, Moodboards, Farbpaletten und technische Dokumentationen. Je nach dem Material oder Verfahren, das wir nachbilden möchten, haben wir mit Materiallieferanten an spezifischen Kollektionen zusammengearbeitet, vorhandene Ressourcen konsultiert oder reale Produkte untersucht.
In einigen Fällen fertigen wir sogar speziell angefertigte Muster an, um digitale Materialien zu erstellen. So können wir größere Oberflächen erfassen oder einzelne Phasen eines Veredelungsprozesses isolieren und jede Phase separat erstellen. Auf diese Weise erzielen wir eine präzise Kontrolle und Realismus bei der digitalen Rekonstruktion des Materials.
Chris Lefteri
Und wie halten Sie sich über neue Materialien, Technologien und Verfahren auf dem Laufenden?
Nicolas Paulhac
Nun, dazu gehört es, sich über Trends im Produkt- und CMF-Design auf dem Laufenden zu halten. Wir gehen dabei segmentiert vor – nach Branche und Produktkategorie. Wir beobachten, wie sich Materialien in verschiedenen Bereichen entwickeln, um sicherzustellen, dass unsere digitalen Inhalte relevant und zukunftsorientiert bleiben.
Wenn es um die Fertigung geht, arbeiten wir mit Modellbauern und Materialingenieuren zusammen, insbesondere wenn wir verstehen müssen, wie Dinge hergestellt werden.
Nachhaltigkeitstrends sind für uns sehr interessant. Ökologisch gestaltete Materialien gehören zu unserem Interessengebiet – auch wenn wir uns derzeit darauf konzentrieren, ihre digitalen Zwillinge visuell realistisch darzustellen. Wir glauben, dass digitale Tools hier eine wichtige Rolle spielen und nachhaltige Innovationen auf mehreren Ebenen unterstützen können.
Ein gutes Beispiel dafür ist unsere Zusammenarbeit mit Chris Lefteri Design für die 3D-Assets-Bibliothek, die zeigen soll, wie digitale Materialien die kreative Erkundung in der Frühphase unterstützen können. Ob es sich nun um fortschrittliche Technologien wie reaktive Oberflächen – Thermobimetalle oder Auxetika – handelt, das digitale Medium ermöglicht es uns, gewünschte Oberflächen und potenzielle Anwendungen lange vor der Existenz physischer Prototypen nachzuahmen.
In ähnlicher Weise konnten wir durch unsere visuellen Erkundungen rund um Kunststoffspritzgussverfahren für die K-Messe neue Effekte im Zusammenhang mit der Verwendung von Füllstoffen vorab visualisieren. Dies eröffnet kreative Möglichkeiten, Unvollkommenheit und Transformation wünschenswert zu machen – und technische Einschränkungen in ausdrucksstarke Materialqualitäten für das Design zu verwandeln.
Chris Lefteri
Ja, bei dieser jüngsten Zusammenarbeit ging es darum, Nachhaltigkeit als neuen Weg zu betrachten, um die Oberfläche oder Zusammensetzung eines Materials zu realisieren und dies irgendwie digital darzustellen. War es für Ihr Team eine Herausforderung, an unserer Zusammenarbeit zu arbeiten oder generell mit unvollkommenen Materialien umzugehen?
Nicolas Paulhac
Es war eine wirklich spannende Herausforderung. Der Auftrag zu Verbundkunststoffen gab uns die Möglichkeit, nicht nur zu erforschen, wie diese Effekte realistisch visualisiert werden können, sondern auch, wie jedes technische Attribut parametrisiert werden kann, um Übergänge zwischen verschiedenen Oberflächenzuständen zu animieren.
Das ist ein perfektes Beispiel für das, was ich zuvor erwähnt habe: jeden Effekt digital und prozedural zu erstellen und sie dann zu einem zusammenhängenden Materialerlebnis zu kombinieren. Eine der größten Herausforderungen bestand darin, den Fließeffekt beim Mischen verschiedener Komponenten zu kontrollieren – realistische Dispersionsmuster zu erfassen, also die Art von Oberflächenoptik, die entsteht, wenn sich Füllstoffe ausbreiten und nach und nach ansammeln. Diese Art von Arbeit zeigt, wie digitale Materialien weit über statische Texturen hinausgehen können – sie werden zu dynamischen, ausdrucksstarken Werkzeugen für das Storytelling im CMF-Design.
Chris Lefteri
Kann der Nutzer der Software diesen Grad an Einstellbarkeit in Bezug auf Farbe, Bewegung und Fluss des Materials steuern?
Nicolas Paulhac
Ja, die Nutzer haben die Kontrolle über die meisten dieser Aspekte. Natürlich gibt es die grundlegenden Parameter wie Farbe und Glanz, die bei jedem Material standardmäßig vorhanden sind. In diesem Fall kann der Benutzer jedoch auch die Größe und Menge des der Formel hinzugefügten Füllstoffs steuern und die Parameter anpassen, die die Verteilung, Dichte und das Wachstum beeinflussen. Diese Änderungen wirken sich direkt auf die resultierenden Muster aus und geben dem Benutzer die Möglichkeit, die visuelle Entwicklung des Materials zu gestalten.
Chris Lefteri
Beobachten Sie, dass auch andere Branchen außerhalb der traditionellen Bereiche Automobil- und Produktdesign digitale Materialien einsetzen und sich damit beschäftigen?
Nicolas Paulhac
Ja, wir beobachten definitiv, dass eine Vielzahl von Branchen digitale Materialien über die traditionellen Bereiche Automobil, Architektur und Produktdesign hinaus einsetzen. Branchen wie Mode und Konsumgüter, um nur einige zu nennen, setzen zunehmend auf digitale Lösungen – nicht nur für das Produkt selbst, sondern für alle Aspekte des Design- und Visualisierungsprozesses. So müssen beispielsweise sogar die Inhalte einer Verpackung realistisch visualisiert werden.
Dieser Wandel eröffnet Designern neue Möglichkeiten, Arbeitsabläufe zu optimieren, die Visualisierung zu verbessern und die Konsistenz zwischen digitalen und physischen Ergebnissen zu gewährleisten. Dies wird vor allem durch die Notwendigkeit schnellerer Iterationen, Kostensenkungen, Nachhaltigkeitsziele und die zunehmende Bedeutung digitaler Zwillinge – von der frühen Entwicklungsphase bis zur Marketingvisualisierung – vorangetrieben.
Chris Lefteri
Meinen Sie damit, dass Einzelpersonen die Software zur Entwicklung von Lebensmitteln nutzen?
Nicolas Paulhac
Ja, das hängt mit dem Design zusammen. Es spielt auch eine wichtige Rolle bei der Beschleunigung des gesamten Prozesses. Es hilft dabei, Design und Produktion mit der Marketingphase zu verbinden, sodass Produkte den Verbrauchern früher präsentiert werden können. Das ist ein großer Vorteil der Verwendung von 3D: Es ermöglicht eine frühere Visualisierung, die im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wie Fotoshootings schneller und kostengünstiger ist.
Chris Lefteri
Ich habe tatsächlich darüber nachgedacht, wie Köche es zur Entwicklung ihrer Rezepte oder Lebensmittel nutzen könnten. Da viele dieser hochwertigen Lebensmittel sehr visuell sind, geht es mehr um das Instagram-Bild als um das Essen selbst. Köche könnten es also beispielsweise zur Gestaltung von Texturen, Mustern oder Effekten verwenden?
Nicolas Paulhac
Ich glaube, das ist eine der Möglichkeiten, die sich uns in Zukunft bieten. Ein gutes Beispiel dafür sind Kosmetika – wie kann man genau darstellen, was aus der Tube kommt? Öle, Seren und andere Formulierungen müssen für Marketingzwecke realistisch visualisiert werden. Warum also nicht das digitale Medium nutzen, um kreative Varianten in Bezug auf das Design zu erkunden? Das eröffnet neue Möglichkeiten für visuelles Storytelling und die Konzeptentwicklung in einem frühen Stadium, noch bevor ein physischer Prototyp existiert.
Chris Lefteri
Und beispielsweise – wage ich zu sagen – sogar etwas wie Haut?
Nicolas Paulhac
Dies ist in der Welt der Spiele und Filme tatsächlich eine gängige Praxis, bekannt als „Charakterkunst“, bei der sich spezialisierte Künstler auf die Texturierung menschlicher und nicht-menschlicher Haut konzentrieren – ob realistisch oder stilisiert.
Dank des Realismusgrades, den wir heute erreichen können, ergeben sich neue Möglichkeiten in anderen Bereichen wie Medizin und Gesundheitswesen. Die Möglichkeit, nicht nur Haut, sondern die gesamte Anatomie hochdetailliert darzustellen, erweist sich als wertvoll – eine der Anwendungen ist beispielsweise die Ausbildung von medizinischem Personal mit virtuellen Operationen.
Chris Lefteri
Sehr interessant. Außerdem gibt es jetzt auch futuristischere Bilder, die nicht einmal mit einem physischen Produkt in Verbindung stehen – sie sind komplett imaginär. Wie gehen Sie dabei vor?
Nicolas Paulhac
Ein großer Teil der von uns erstellten Materialien ist für die Spiele- und VFX-Branche bestimmt, wo Ausdruckskraft und Realismus entscheidend sind. Das Endergebnis mag je nach Designbereich unterschiedlich sein, aber der Ansatz bei der Erstellung ist eigentlich nicht so unterschiedlich. Ob das Material nun real oder imaginär ist, es muss dennoch eine Geschichte erzählen. Es geht darum, das Material so zu gestalten, dass es für das Auge visuell glaubwürdig ist. Wir alle reagieren instinktiv gleich, wenn wir eine Oberfläche zum ersten Mal sehen: Ist sie weich oder hart, reflektierend oder matt, glatt oder strukturiert? Diese visuellen Hinweise sind entscheidend, um Emotionen und Materialität zu vermitteln – wie etwas hergestellt ist, wofür es hergestellt ist und zu welchen Anwendungen es inspirieren könnte.
Digitale Materialien von Substance basieren auf PBR (Physically Based Rendering), was bedeutet, dass sie die Interaktion einer Oberfläche mit Licht genau simulieren. Mit den Substance 3D-Anwendungen können Kreative vollständig digitale Materialien auf hyperrealistische Weise entwerfen und gleichzeitig die Kontrolle über wichtige visuelle Eigenschaften behalten, die in ihrem Fachgebiet von Bedeutung sind.
Chris Lefteri
Wie wird sich die Verwendung dieser digitalen Materialien und Werkzeuge Ihrer Meinung nach in Zukunft entwickeln?
Nicolas Paulhac
Ich glaube, dass digitale Materialien und Werkzeuge in Zukunft eine noch zentralere Rolle bei der Gestaltung, Validierung und Kommunikation von Produkten in der Industrie spielen werden. Das Ziel besteht nicht darin, physische und digitale Materialien als gegensätzliche Kräfte in der Produktentwicklung zu positionieren, sondern vielmehr zu untersuchen, wie sie sich im Designprozess ergänzen. Auf diese Weise gewinnen Designer mehr kreative Freiheit, um eine Designabsicht zu visualisieren und zu kommunizieren.
Digitale Zwillinge werden sich zu dynamischeren und stärker vernetzten Systemen entwickeln, die nahtlose Übergänge zwischen virtuellen und physischen Arbeitsabläufen wie Verhaltenssimulationen, Echtzeit-Feedbackschleifen und prädiktivem Design ermöglichen.
Da Nachhaltigkeit nicht mehr verhandelbar ist, werden digitale Materialien eine Schlüsselrolle bei der Reduzierung von Abfall spielen und eine sicherere Entscheidungsfindung in einer früheren Phase des Prozesses unterstützen.
Chris Lefteri
Meine letzte Frage lautet: Wenn Sie in die Vergangenheit zurückblicken, was ist Ihre liebste Erinnerung an ein Material aus Ihrer Kindheit?
Nicolas Paulhac
Eine meiner liebsten Erinnerungen an ein Material aus meiner Kindheit ist Leder. Mein Großvater besaß einen kleinen Lederwarenladen, und ich verbrachte unzählige Stunden damit, ihm beim Formen und Reparieren von Ledertaschen zuzusehen. Das Beobachten des Prozesses – die Art und Weise, wie das Material auf Hitze, Druck und Bearbeitung reagierte – weckte meine Faszination dafür, wie Dinge hergestellt werden. In diesen Momenten entwickelte ich ein tiefes Interesse an der Verwandlung von Materialien, nicht nur wegen ihrer ästhetischen Eigenschaften, sondern auch wegen ihrer Leistungsfähigkeit und Oberflächeneffekte. Diese frühen Erfahrungen beeinflussen bis heute meine Sichtweise auf das Materialdesign.
Autor: Chris Lefteri | K-Mag
Chris Lefteri ist Materialexperte, Autor und Industriedesigner. Seit 2006 berät er Unternehmen weltweit an der Schnittstelle von Materialinnovation, CMF und Designstrategie. Seine Bücher und Vorträge prägen den globalen Diskurs über den bewussten Umgang mit Materialien in Gestaltung und Industrie. Im K-Mag schreibt er über die Rolle von Materialien als Treiber nachhaltiger Produktinnovation.