Manufacturing

Ricerca di nuovi materiali: efficienza, sicurezza e sostenibilità nell’ambito del design

Oggi si parla di nuovi biomateriali, nanomateriali, materiali per stampa in 3D, materiali compositi, intelligenti e tante nuove categorie che nascono dal mix di diverse scienze e all’interno di concetti multidisciplinari

13 Dic 2021

Valentina Rognoli

Professore Associato Dip. di Design, Politecnico di Milano.

Laura Anselmi

Professore Associato Dip. di Design, Politecnico di Milano.

Sofia Duarte

Studentessa di Dottorato al Politecnico di Milano.

I materiali sono un elemento fondamentale per il continuo sviluppo dell’umanità. Il loro ruolo è essenziale e complesso, hanno sempre ricevuto una grande attenzione da parte dei ricercatori, dei progettisti e da coloro che sviluppano innovazione, poiché permettono all’uomo di modellare quasi tutto, generando un enorme senso di valore negli oggetti e nei prodotti che ci circondano.

Attualmente, il campo del design sta dimostrando una forte necessità di trovare e utilizzare nuovi materiali a minor impatto ambientale con caratteristiche inesplorate e per diversi tipi di applicazioni, evidenziando la richiesta di materiali sostenibili che possano essere utilizzati per creare prodotti quotidiani, riducendo l’uso di materiali provenienti da risorse naturali non rinnovabili ed escludendo metodi di estrazione che danneggiano l’ecosistema. Questo campo di ricerca sta generando innovazione nella creazione di nuovi materiali e nelle esplorazioni di nuove risorse per produrre materiali, che possono essere efficaci e sicuri come quelli tradizionali, e che dimostrano una maggiore attenzione per la conservazione dell’ambiente e degli esseri viventi.

L’importanza dei nuovi materiali

I materiali che raggiungono migliori caratteristiche e vantaggi in termini di prestazioni e applicazioni rispetto ai materiali tradizionali sono quelli che vengono chiamati “nuovi materiali”, e sono quelli che oggi stanno generando in questo ambito una rivoluzione.

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Sviluppo Sostenibile

Attraverso la ricerca, l’esplorazione e la sperimentazione di nuovi materiali, sono stati raggiunti nuovi obiettivi, sviluppando prodotti più leggeri, durevoli, intelligenti e sostenibili. È stato possibile sviluppare caratteristiche innovative e desiderabili ed esplorare il loro potenziale in diversi settori. Come hanno argomentato e dimostrato vari ricercatori di diversi campi disciplinari, i materiali hanno sempre contribuito al progresso, dimostrando innovazione a vari livelli.

La ricerca sui materiali è sempre stata riconosciuta come una disciplina di grande importanza, i nuovi materiali spesso influenzano nuovi modi di progettare, produrre, e persino di vivere, generando un grande impatto sulla società (Drazin & Küchler, 2015).

Grazie all’attuale rivoluzione, le possibilità di selezione dei materiali sono immense, e soprattutto, la prospettiva di creazione dei materiali è cambiata. Il campo ha assunto ampie dimensioni, oggi i nuovi materiali possono essere trovati in diverse categorie che includono caratteristiche dalla biologia alla tecnologia. Sempre più spesso sentiamo parlare di nuovi biomateriali, nanomateriali, materiali per stampa in 3D, materiali compositi, materiali intelligenti, ecc. e tante nuove categorie che nascono dal mix di diverse scienze e all’interno di concetti multidisciplinari.

È importante sottolineare che questa grande varietà di nuovi materiali sta influenzando il mondo del design così come la cultura e i costumi, cioè la società.

Nuovi materiali nel design

Oggi è evidente come l’inarrestabile evoluzione dei materiali abbia cambiato radicalmente il concetto di scelta nel campo del design, evidenziando a sua volta una grande richiesta di nuovi materiali da parte di questa disciplina, attenta a rilevare e rispondere tempestivamente a ogni esigenza. Nel passato, i materiali venivano scelti fondamentalmente per le loro proprietà tecniche e caratteristiche fisiche, mentre nel presente, oltre a queste, ci sono altre caratteristiche che accompagnano la scelta di un nuovo materiale, come per esempio le caratteristiche esperienziali, cioè quelle che l’utente sperimenta quando entra in contatto con il materiale. D’altra parte, nella ricerca di un cambiamento di paradigma da lineare a circolare, i materiali sono considerati nella loro integrità (Clèries et al., 2021), e la facilità di generare materiali che possano entrare in cicli di vita circolari e ridurre l’impatto ambientale, ha aumentato la domanda di quelli che potrebbero essere intesi come materiali sostenibili o circolari.

Attualmente, i materiali più promettenti e interessanti sono quelli che includono le caratteristiche già menzionate, e quelli che possono seguire le regole di base dell’efficienza e della sicurezza. I nuovi materiali che questo settore richiede devono essere progettati e creati per soddisfare le esigenze della società moderna, le richieste di un’epoca diversa e di un grande mercato. I materiali che si distinguono tendono a soddisfare i requisiti e le esigenze necessarie, dimostrando una grande efficienza, sia tecnica che produttiva, e sono in grado di generare sicurezza e fiducia, sia nelle aziende produttrici che li utilizzeranno, sia nell’utente finale che otterrà il materiale trasformato in un oggetto gradevole e user friendly.

In concreto, negli ultimi anni, i materiali sono stati ripensati, riformulati e trasformati per soddisfare le esigenze ambientali e del mondo del design, si può dire che polimeri, metalli e ceramiche sono cambiati drasticamente dalla loro comprensione più tradizionale, dando spazio a nuove classificazioni di materiali. D’altra parte, i problemi causati dai materiali convenzionali basati sul petrolio, le risorse naturali non rinnovabili e gli alti livelli di energia e acqua richiesti per la loro fabbricazione sono in aumento, motivo per cui da alcuni anni il commercio e l’industria stanno cercando materiali con forme di produzione più sostenibili. Come George Elvin descrive nel suo libro Post-Petroleum Design (2015), se stanno usando materiali senza petrolio per nuove produzioni, dall’elettronica all’architettura e questo è fortemente evidente.

Materiali per la sostenibilità

All’interno della varietà di caratteristiche peculiari e particolari che i nuovi materiali portano con sé, quelli che oggi generano un grande impatto positivo sul pubblico sono quelli che presentano efficacemente la sostenibilità come denominatore comune.

Negli ultimi anni è stato facile identificare gli sforzi di vari attori per generare proposte di materiali sostenibili (Franklin & Till, 2018; Peter & Drewes,2019; Solanki & Corbin, 2018). Questa ricerca è stata portata avanti non solo da specifici scienziati dei materiali, ma anche da designer, maker, artigiani e coloro che sono interessati a scoprire il mondo della materia.

Di seguito una piccola ma varia selezione di progetti sulle innovazioni dei materiali nei campi creativi del design. Alcuni materiali sono stati espressamente creati con l’obiettivo di non utilizzare risorse naturali non rinnovabili e di energie nocive, riducendo l’uso di materiali vergini e recuperando invece materiali scartati e rifiuti, proponendo nuovi metodi di creazione del materiale e proponendo nuovi sistemi di produzione.

  • Mogu “Radical by Nature”

Mogu è una realtà che porta avanti complessi progetti di ricerca e sviluppo, che le permettono di esplorare soluzioni innovative basate principalmente sul micelio – la fase vegetativa dei funghi – per creare nuovi materiali e un design di prodotto innovativo e sostenibile.

I suoi materiali e prodotti sono ispirati da una maggiore consapevolezza tra i processi di produzione e il ciclo di vita dei materiali, e sono caratterizzati da notevoli proprietà tecniche ed estetica radicale.

materiali
 Pannelli acustici di materiale miceliare. Immagine tratta da www.mogu.bio. Autore Mogu.
  • Krill Design “from trash to treasure”

Ohmie The Orange Lamp, è la lampada prodotta con un nuovo materiale derivato dagli scarti della buccia d’arancia. Una volta recuperato lo scarto dalla buccia d’arancia, si trasforma in filamento idoneo per la stampa 3D e si utilizza per le generazioni di nuovi prodotti. Ohmie è stata creata con la necessità di dimostrare una migliore gestione dei rifiuti nella catena alimentare e la necessità di innovare nel design in modo che la sostenibilità non sia più solo un obiettivo, ma diventi la norma nella quotidianità.

 Ohmie, lampada realizzata in stampa 3D in biomateriale. Immagine tratta da www.krilldesign.net. Autore Krill Design.
  • Plasticiet, “Plastic is the new gold”

Plasticiet tratta grandi volumi di rifiuti plastici e li trasforma di nuovo in un materiale utile. Con un linguaggio visivo ispirato alla bellezza primordiale della pietra naturale, creano blocchi da costruzione che possono essere utilizzati per una vasta gamma di applicazioni.

Shuz Gouda progettato da Binnenbrand, realizzato da van Keulen. Immagine tratta da www.plasticiet.com. Autore Plasticiet.
  • Fiber Mates

Fiber Mates è una collaborazione tra Laura Jungmann, Jonathan Radetz, Martha Schwindling ed Elena Tezak. I designer propongono un nuovo processo di produzione in cui qualsiasi tipo di fibra – da filati tessili e bottiglie di plastica schiacciate a fibre naturali come lana, canapa o legno – può essere mescolata con una fibra adesiva termoplastica e soffiata in uno stampo, dove viene riscaldata e pressata in una forma 3D finale. Si tratta di un processo destinato a dare una nuova vita ai rifiuti industriali.

Cuscini Ripple, sono prototipi realizzati con diversi materiali in fibra e illustrano una molteplicità di densità. Immagine tratta da www.fibermates.com; Autore Fiber mates.
  • Coffeefrom

Coffeeform è una realtà che mira a recuperare gli scarti del caffè per poi trasformarli in un materiale biologico, con caratteristiche simili alla plastica. È un progetto che presenta un’innovazione materiale, proveniente dal concetto di economia circolare. Coffeform lavora costantemente sul processo di fabbricazione del materiale e su nuovi modi di applicazione per ottenere un materiale sostenibile e tecnicamente performante.

La tazzina da caffè fatta di caffè. Immagine tratta da www.coffeeform.it. Autore Coffeeform.

Conclusioni

In effetti, si può notare che la ricerca di nuovi materiali si è espansa in un modo mai visto prima. Oggi è possibile trovare materiali nuovi ed interessanti in ogni angolo del mondo. È emozionante capire come vengono ideati di conseguenza anche nuovi metodi di produzione per lavorare i nuovi materiali e altre strategie per generare una maggiore accettazione da parte degli utenti nell’integrazione di materiali non convenzionali nei prodotti di tutti i giorni.

L’attuale panorama dei materiali è vasto e vario, e ci sono nuove caratteristiche che evidenziano le loro proprietà e incoraggiano il loro uso. Bisogna riconoscere che mentre tutti i nuovi materiali svolgono ruoli importanti nel migliorare la qualità della vita delle persone e nel generare una grande varietà di prodotti, i materiali definiti come sostenibili o circolari sono quelli che hanno una grande prospettiva di salvaguardare l’ambiente e le generazioni future. È per questo motivo che si dovrebbe incentivare lo sviluppo di questi nuovi materiali, la loro fattibilità, efficienza e sicurezza, generando strategie per una corretta implementazione, che ci aiuterà nella transizione da un’economia lineare a una circolare e sostenibile.

Riferimenti bibliografici

Clèries, L., Rognoli, V., Solanki, S., & Llorach, P. (Eds.). (2021). Material Designers: Boosting talent towards circular economies. All Purpose.

Drazin, A., & Küchler, S. (2015). The Social Life Of MAterials : Studies in Material and Society. Bloombsbury.

Elvin, G. (2015). Post-Petroleum Design (1st ed.). Routledge.

Franklin,K., & Till, C. (2018). Radical Matter: Rethinking Materials for a Sustainable Future (Reprinted ed.). Thames & Hudson.Peter, S., & Drewes, D. (2019). Materials in progress: Innovations for Designers and Architects. Birkhauser.

Solanki, S., & Corbin, L. (2018). Why Materials Matter: Responsible Design for a Better World. Prestel.

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Valentina Rognoli
Professore Associato Dip. di Design, Politecnico di Milano.
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