So funktioniert Legos neuer, vernetzter Smart-Brick im Inneren

Im dänischen Billund arbeitet Lego an einem Baustein, der das System aus Noppen und Steinen technisch grundlegend erweitert. Der neue Smart-Stein steckt voller Sensoren und eigener Elektronik.

Der Smart-Brick als neues Herzstück

Im Creative Play Lab, einer Entwicklungsabteilung mit 237 Mitarbeitenden in Billund, London, Boston und Singapur, hat Lego den Smart-Stein in den vergangenen acht Jahren entwickelt. Herausgekommen ist ein schwarzer 2-auf-4-Stein, äußerlich unscheinbar, im Inneren aber mit eigener Recheneinheit und zahlreichen Sensoren ausgestattet.

Ein kundenspezifischer Chip in dem Stein läuft mit speziell entwickelter Software und wertet Bewegungen, Ausrichtung und Magnetfelder aus. Lego sieht in dieser Technik einen wichtigen Baustein für die Zukunft des Unternehmens, wenn der Smart-Stein am 1. März in den Handel kommt. Intern wird der Stein als eine der radikalsten Produktentwicklungen seit der Minifigur beschrieben, die der langjährige Chefdesigner Jens Nygaard Knudsen vor fast 50 Jahren geschaffen hat.

Ideengeber ist Tom Donaldson, Senior Vice President und Leiter des Creative Play Lab. Gemeinsam mit dem externen Entwicklungspartner Cambridge Consultants hat Lego den Stein über Jahre hinweg schrittweise verfeinert. In den 2-auf-4-Stein mussten eine LED-Anordnung, ein Beschleunigungssensor, Licht- und Tonsensoren, ein Mini-Lautsprecher, drahtloses Laden, Akku, ein analoger Synthesizer und ein 4,1-Millimeter-Spezialchip integriert werden – deutlich aufwendiger als zunächst geplant.

Star-Wars-Startschuss und Technik ohne Bildschirm

Mit dem Smart-Stein führt Lego das Smart-Play-System ein, das zunächst mit mehreren Star-Wars-Sets startet. Darth Vaders TIE-Abfangjäger erhält über den Stein Motorsounds, deren Tonhöhe sich beim Steuern verändert, und das Thronraum-Duell reagiert mit bewegungsgesteuerten Lichtschwertgeräuschen sowie einer Version des „Imperialen Marsches“.

Der neue Millennium-Falke nutzt den Beschleunigungssensor des Steins, um das Hochfahren des Hyperantriebs manuell zu steuern. Lukes X-34-Landspeeder erzeugt nicht nur ein futuristisches Fahrgeräusch, sondern erkennt auch Kollisionen oder Tankversuche und passt die Tonausgabe entsprechend an. Donaldson entwickelte die Grundidee für den Smart-Stein 2017 während Renovierungsarbeiten zuhause, als ihm klar wurde, dass Kinder mit vielen kleinen Technikbausteinen spielen wollen, nicht mit einem großen Gerät.

Ein weiteres zentrales Ziel war ein universelles System: Der Smart-Stein soll in jedem kompatiblen Set gleich funktionieren. Dazu kam die Anforderung, auf Batteriewechsel und komplizierte Kopplungen zu verzichten. Drahtloses Laden und eine automatische Vernetzung ohne App, Hub oder Controller sollten das Handling für Kinder und Eltern vereinfachen. Der Smart-Stein ist damit keine isolierte Plattform, sondern integraler Teil des bestehenden Lego-Systems – ausdrücklich ohne Bildschirm.

Lego knüpft damit an frühere Versuche mit interaktiven Produkten an: Lego Dimensions (2015), Hidden Side mit Augmented Reality (2019), Lego Super Mario mit Bluetooth (2020) und Mindstorms, das 1998 startete und Ende 2022 eingestellt wurde. Keines dieser Angebote reichte an das klassische „System im Spiel“ heran, das Godtfred Kirk Christiansen 1955 begründet hat und das Lego zum nach Umsatz weltweit größten Spielwarenhersteller machte. 2024 erzielte das Unternehmen 11,8 Milliarden US‑Dollar (rund 10,9 Milliarden Euro) Umsatz bei zweistelligem Wachstum im Verbrauchermarkt.

Eigene Funktechnik, NFC-Tags und drahtloses Laden

Technisch setzt Lego beim Smart-Stein auf eine Kombination aus eigens entwickelter Funk- und Sensortechnik. Eine Kupferspulen-Anordnung im Inneren dient gleichzeitig zum drahtlosen Laden und zum Auslesen von NFC-Tags in sogenannten Smart-Kacheln und Smart-Minifiguren. Mehrere Smart-Steine erkennen über ein proprietäres „Stein-zu-Stein-Positionssystem“ Abstand, Richtung und Orientierung zueinander, organisiert in einem selbstkonfigurierenden Netzwerk auf Basis des Bluetooth-Protokolls „BrickNet“.

Nach Angaben von Lego enthält der Smart-Stein über 20 patentierte Weltneuheiten. Die enge Zusammenarbeit mit Cambridge Consultants unter Leitung von Technikdirektor Andrew Knights half dabei, die Technik in das vertraute Lego-Format zu bringen. Prototypen wurden im Zwei-Wochen-Takt Kindern zum Spielen vorgelegt, um herauszufinden, an welchen Punkten sich digitale Effekte sinnvoll in die Kontrolle der Kinder einfügen lassen.

Parallel dazu optimierte Lego die Fertigung: Der Smart-Stein musste in das bestehende Produktionskonzept mit spätem „Widmungszeitpunkt“ passen, bei dem Bauteile zunächst generisch bleiben und erst später thematisch konkretisiert werden. Diesen Part übernehmen NFC-Smart-Tags, die ähnlich wie kontaktlose Kreditkarten funktionieren, aber mit sehr wenig Speicher auskommen. Die Spielanweisungen wurden daher bewusst extrem speichersparend programmiert.

Die Spulen im Stein ermöglichen außerdem ein „NFC-Positionieren“, das erkennt, auf welcher Seite des Steins sich ein Tag befindet, und einen dreidimensionalen Millimeter-Positionsabgleich zwischen mehreren Steinen. Die gleiche Hardware erlaubt zudem ein für Lego wichtiges Drahtlos-Ladeszenario: Mehrere Smart-Steine lassen sich gleichzeitig auf einer Ladefläche mit Energie versorgen, auch wenn komplette Modelle auf der Ladematte stehen. Knights beschreibt das System als zukunftssicher ausgelegt.

Ein maßgeschneiderter Chip übernimmt im Inneren des Steins Funktionen wie Akku- und drahtloses Laden, Positionsbestimmung, NFC-Kommunikation, Audioverstärkung und Lichtsteuerung; die Verarbeitung und Bluetooth-Funktionen sind ausgelagert. Die Elektronik arbeitet mit Signalen von Spannungen im zweistelligen Voltbereich bis hinunter zu wenigen Mikrovolt und soll die physikalischen Grenzen der Miniaturisierung ausreizen. Eine neue Fertigungslinie produziert die filigranen Spulenstrukturen und die Ladesysteme in großen Stückzahlen.

Designprozess, Tests und Fokus auf Spielwert

Neben der Technik war der spielerische Ansatz entscheidend. Designdirektor Michael Fuller, seit 18 Jahren bei Lego und zuvor unter anderem für „The Lego Batman Movie“ zuständig, wurde bewusst als „Spielverantwortlicher“ ohne Technikfokus eingebunden. In der frühen Phase visualisierte er Ideen mit handgezeichneten Konzepten, später entstanden zahlreiche handgefertigte Prototypen.

Ein erstes Versuchsstadium bestand aus einem krokodilähnlichen Modell mit Kapazitätssensoren, das bei Berührung den Kopf drehte. Weitere Prototypen in Form großer 3D-gedruckter Steine mit Licht- und Tonsensoren dienten als Basis für interne Hackathons, bei denen Teams einfache Einsatzszenarien wie Feuerwehr- und Rettungsspiele entwickelten. Kinderstudien bestätigten die Beobachtungen der Entwickler:innen.

Die folgenden Miniaturisierungsrunden verlangten unter anderem den Aufbau von 40 Prototypen per Hand sowie eine grundlegende Entscheidung während der ersten Corona-Lockdowns: Das neue System sollte eine langfristige Weiterentwicklung des „System im Spiel“ werden. Zwischenzeitlich getestete Jungle-Explorer-Sets mit Smart-Stein wurden wieder verworfen; sie hatten als Testmodelle im Markt Telemetriedaten zum Spielverhalten geliefert, auf deren Basis das System verfeinert wurde.

Funktional schaffte es Lego, alle ursprünglich geplanten Features zu integrieren. Der Smart-Stein enthält einen Synthesizer, der Klänge dynamisch erzeugt, Sensoren für Helligkeit und Farbe sowie LEDs, die auch untereinander Informationen übertragen können. Knights beschreibt das Projekt als eine Abfolge von Problemstellungen, die das Team Schritt für Schritt löste – von der extrem kompakten Spieleprogrammierung bis hin zum Mehrgeräte-Laden. Für Donaldson war nicht ein konkreter Geschäftsplan ausschlaggebend, sondern die Überzeugung, dass ein derartiges System langfristig Bedeutung für Lego haben würde.

Via: https://www.wired.com
Titelbild: Lego ®

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