Come i tappeti erbosi, i mobili e i pannelli a base biologica sono costruiti per durare nel tempo
Le città vogliono prodotti a basso impatto, ma i materiali per esterni devono comunque resistere al sole, alla pioggia e all’uso intenso. Il progetto progetto AMBIANCE(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, si è concentrato sulle opzioni a base biologica che possono essere prodotte in modo affidabile e testate rispetto alle aspettative di prestazioni quotidiane. Attraverso tre dimostratori, il progetto ha combinato lo sviluppo dei materiali, i test di durata e il supporto alla fabbricazione digitale; fin dall’inizio sono stati presi in considerazione anche i percorsi circolari di fine vita.
Tre dimostratori per lo sport, lo spazio pubblico e l’edilizia
AMBIANCE ha scelto prodotti che le persone incontrano già nella vita quotidiana. Cristina Crespo, coordinatrice del progetto, afferma: «AMBIANCE si rivolge a tre famiglie di prodotti quotidiani per l’outdoor urbano: sistemi di manto erboso artificiale, mobili per esterni stampati in 3D e pannelli decorativi da costruzione». Per quanto riguarda gli impianti sportivi, il progetto si è concentrato sui campi in erba artificiale, migliorando la sostenibilità dei filamenti e delle imbottiture e soddisfacendo al contempo i requisiti di prestazione più esigenti. Per gli spazi pubblici, ha prodotto mobili per esterni stampati in 3D attraverso la produzione additiva su larga scala. Per l’edilizia, ha sviluppato pannelli decorativi, tra cui pannelli biocompositi autoleganti realizzati con risorse dell’agricoltura come la paglia d’orzo e la canna da zucchero.
Prove di resistenza agli agenti atmosferici per un reale stress esterno
L’invecchiamento all’aperto è un problema causato da vari stress in cui le radiazioni ultraviolette (UV), i cicli di temperatura, l’umidità e l’usura meccanica possono combinarsi, portando a deformazioni, cambiamenti di colore, danni superficiali o perdita di resistenza. La ricercatrice sottolinea la parte più impegnativa: «Si potrebbe dire che la sfida più difficile è progettare contro gli effetti combinati di UV e umidità, mantenendo i materiali circolari e scalabili per la produzione industriale». AMBIANCE ha utilizzato test meccanici e di resistenza agli agenti atmosferici accelerati per vagliare i materiali e iterare le formulazioni e la lavorazione. Per i mobili da esterno, i test di invecchiamento accelerato hanno utilizzato cicli controllati di raggi UV e umidità con un criterio di superamento rigoroso: i campioni non si dovevano deformare e dovevano mantenere una resistenza alla flessione accettabile dopo un’esposizione prolungata. Per i pannelli da costruzione esterni, la resistenza all’umidità era fondamentale e i test hanno dimostrato che l’applicazione di un rivestimento superficiale la migliorava. Per le fibre di erba artificiale, sono stati condotti test di esposizione solare accelerata in condizioni controllate per valutare la stabilità del colore, l’integrità meccanica e la potenziale degradazione. Parallelamente, sono stati condotti test di biodegradabilità in ambiente acquoso sui materiali di riempimento per comprendere le vie di degradazione.
Percorsi circolari di fine vita e un gemello digitale nella linea di produzione
La circolarità è stata applicata in modo diverso nei tre dimostratori perché i materiali e i percorsi sono diversi. I sistemi di erba artificiale sono stati mantenuti il più possibile in termoplastica per consentire il riciclaggio meccanico, mentre i materiali di riempimento sono stati valutati per la biodegradabilità. Per i mobili stampati in 3D è stata valutata la riciclabilità anche dopo l’invecchiamento artificiale e naturale. Per i pannelli decorativi realizzati con risorse agroalimentari senza adesivi aggiunti, il processo di riciclaggio chemio-meccanico faceva parte del percorso di fine vita previsto. Per aiutare i produttori a mantenere la qualità costante, AMBIANCE ha realizzato soluzioni digitali che collegano i dati di produzione alle decisioni nella linea di produzione. L’autrice spiega: «Le soluzioni digitali di AMBIANCE sono progettate per trasformare i dati di produzione in decisioni attuabili: selezionare le finestre operative, rilevare le derive e supportare una qualità costante.» Questo processo prevede la pulizia e l’allineamento dei dati dei sensori, per poi utilizzarli in sistemi di supporto decisionale con intelligenza artificiale spiegabile, in modo che gli operatori possano vedere quali variabili determinano la qualità. I modelli basati sui dati sono combinati con modelli di ordine ridotto provenienti da simulazioni ad alta fedeltà, consentendo ai team di testare virtualmente gli scenari prima di effettuare costose prove. I successi in termini di costi sono stati ottenuti con materie prime locali e una stampa 3D efficiente dal punto di vista dei materiali, supportata dalla documentazione e dalla certificazione dei fornitori, ove pertinente, per mantenere scalabili i prodotti durevoli e circolari.
