Powstają ekologiczne murawy, meble i panele stworzone z myślą o trwałości
Miasta poszukują produktów o mniejszym wpływie na środowisko, tymczasem materiały do użytku zewnętrznego muszą być odporne na słońce, deszcz i intensywne użytkowanie. Finansowany przez UE projekt AMBIANCE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) koncentrował się na bioproduktach, które można niezawodnie produkować i testować pod kątem oczekiwanych warunków codziennej eksploatacji. W ramach trzech demonstratorów projekt łączył rozwój materiałów, testowanie trwałości i cyfrowe wsparcie produkcji. Od samego początku analizowana również metody wycofania z eksploatacji zgodne z zasadami obiegu zamkniętego.
Trzy demonstratory dotyczące sportu, przestrzeni publicznej i budownictwa
Zespół AMBIANCE wybrał produkty, z którymi ludzie mają już do czynienia w codziennym życiu. Koordynator projektu Cristina Crespo tłumaczy: „AMBIANCE koncentruje się na trzech codziennych rodzinach produktów: systemach sztucznej murawy, meblach zewnętrznych drukowanych przestrzennie i dekoracyjnych panelach budowlanych”. W przypadku obiektów sportowych zespół koncentrował się na boiskach ze sztucznej trawy, poprawiając trwałość włókien (przędzy) i wypełnień przy jednoczesnym spełnieniu wysokich wymagań dotyczących parametrów użytkowych. W przypadku przestrzeni publicznych, wyprodukowano meble zewnętrzne drukowane przestrzennie za pomocą wielkoskalowej obróbki przyrostowej. Na potrzeby budownictwa opracowano panele dekoracyjne, w tym samoprzylepne panele wykonane z biokompozytowych surowców rolnych, takich jak słoma jęczmienna i trzcina kanaryjska.
Testy odporności na rzeczywiste warunki atmosferyczne
Starzenie się na zewnątrz budynków to problem związany z wieloma czynnikami, w którym promieniowanie ultrafioletowe (UV), cykle temperaturowe, wilgoć i zużycie mechaniczne mogą działać łącznie, prowadząc do deformacji, zmiany koloru, uszkodzenia powierzchni lub utraty wytrzymałości. Crespo tak opisuje najtrudniejszą część prac: „Można powiedzieć, że najtrudniejszym zadaniem jest projektowanie pod kątem połączonych efektów promieniowania UV i wilgoci, przy jednoczesnym zachowaniu zgodności materiałów z zasadami obiegu zamkniętego i ich skalowalności do produkcji przemysłowej”. Zespół AMBIANCE wykorzystał przyspieszone testy starzenia i testy mechaniczne do sprawdzenia materiałów oraz iteracji ich składu i metod obróbki. W przypadku mebli zewnętrznych przyspieszone testy starzenia wykorzystały kontrolowane cykle UV i wilgoci przy zastosowaniu rygorystycznego kryterium zaliczenia: próbki musiały pozostać nieodkształcone i zachować wytrzymałość na zginanie w dopuszczalnym zakresie po długotrwałej ekspozycji. W przypadku zewnętrznych paneli konstrukcyjnych kluczowe znaczenie miała odporność na wilgoć, a testy wykazały, że zastosowanie powłoki powierzchniowej ją poprawiło. W przypadku włókien sztucznej trawy przeprowadzono testy przyspieszonej ekspozycji na słońce w kontrolowanych warunkach przyspieszonego starzenia oraz oceniono stabilność koloru, integralność mechaniczną i potencjalną degradację. Równolegle przeprowadzono testy biodegradowalności w środowisku wodnym na materiałach wypełniających, aby poznać ich ścieżki degradacji.
Metody wycofania z eksploatacji zgodne zasadami obiegu zamkniętego i cyfrowy bliźniak hali produkcyjnej
Zasada obiegu zamkniętego została zastosowana w różny sposób w trzech demonstratorach ze względu na różnice w materiałach i sposobach użytkowania. Systemy sztucznej trawy zostały w jak największym stopniu wykonane z tworzyw termoplastycznych, aby umożliwić recykling mechaniczny, podczas gdy materiały wypełniające oceniono pod kątem biodegradacji. W przypadku mebli drukowanych przestrzennie oceniono możliwość recyklingu zarówno po sztucznym, jak i naturalnym starzeniu. W przypadku paneli dekoracyjnych wykonanych z surowców rolnych bez dodatku klejów częścią planowanej metody wycofania z eksploatacji był proces recyklingu chemiczno-mechanicznego. Aby pomóc producentom w utrzymaniu spójnej jakości, zespół AMBIANCE stworzył rozwiązania cyfrowe, łączące dane produkcyjne z decyzjami podejmowanymi na hali produkcyjnej. Crespo wyjaśnia to następująco: „Cyfrowe rozwiązania AMBIANCE zostały zaprojektowane w celu wsparcia podejmowania praktycznych decyzji w oparciu o dane produkcyjne: chodzi na przykład o wybór okien operacyjnych, wykrywanie opóźnień i wspieranie spójnej jakości”. Proces ten obejmuje czyszczenie i dopasowanie danych z czujników, a następnie wykorzystywanie ich w systemach wspomagania decyzji z wyjaśnialną sztuczną inteligencją, dzięki czemu operatorzy mogą zobaczyć, które zmienne wpływają na jakość. Modele oparte na danych są łączone z modelami zredukowanego rzędu opartymi na symulacjach wysokiej wierności, co umożliwia zespołom wirtualne testowanie scenariuszy przed rozpoczęciem kosztownych prób. Zmniejszenie kosztów było możliwe dzięki zastosowaniu lokalnych surowców i efektywnego pod względem wykorzystania materiału drukowania przestrzennego, wspieranego w stosownych przypadkach przez dokumentację i certyfikację dostawców, dzięki czemu powstały trwałe i skalowalne produkty spełniające zasady obiegu zamkniętego.
