Materiali e Processi Innovativi nell industrial Design

Materiali e Processi

Innovativi

nell’Industrial Design

Riassunto

Angelo Russo

CREATIVITÀ E INNOVAZIONE Ma DESIGN

Innovazione significa incanalare la creatività per inventare prodotti migliori o t

e

nuovi, apparecchiature o servizi di largo consumo, aggiungendo valore agli ri

investimenti. a

l

i

L’innovazione e la creatività sono la chiavi per sbloccare lo sviluppo e la crescita, E

l’innovazione è ed è sempre stata la forza spingente. Pro E

Lo sviluppo di pratiche di gestione ambientale della produzione sta diventando il ce

nuovo elemento critico delle attività imprenditoriali, molte iniziative industriali COMUNICAZIONE

devono il loro successo al tempestivo inserimento di strategie aziendali di sviluppo ssi

di fattori ambientali. I

n

L’estensione della ri-progettazione dei beni prodotti, mirata al miglioramento delle n

loro caratteristiche di compatibilità ambientale, rappresentano lo sforzo verso uno o

va

sviluppo sostenibile. t

La sostenibilità è la capacita del sistema di mantenersi in vita utilizzando al meglio i

v

le risorse che vengono dall’ambiente, cosi, il designer, dovendo decidere sul tipo i

N

di materiale e processo da adottare è direttamente responsabile per l’aumento e

del consumo di molte delle nostre risorse non rinnovabili. l

l

’

L’approccio processo/prodotto tieni conto di tutti gli aspetti connessi alla in

creazione di un bene e non più delle sole qualità fisiche del bene stesso. d

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st

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L’USO CORRETTO DEI MATERIALI NEL DESIGN a

l

De

Quando si sceglie un materiale si deve prestare molta attenzione che sia: si

-un materiale che possa sviluppare le proprietà fisiche e meccaniche desiderate; gn

-un materiale che può essere lavorato o prodotto nella forma voluta;

- materiale e processi siano sostenibili;

-equilibrio fra le componenti materiali, tecnologie, forma e design del prodotto;

-prodotti efficienti, durevoli e non obsoleti.

Il processo creativo impegna il designer nella ricerca dell’equilibrio fra le

componenti formali, funzionali, estetiche e tecnologiche del prodotto.

Forme esasperate e non funzionali, eccesso di materiali, ricorso a tecnologie

ridondanti e non strettamente collegate alla funzionalità, caratterizzeranno

eccessivamente il prodotto, condannandolo ad una rapida obsolescenza.

L’essenziale e razionale uso del legno piegato e delle forme semplicemente

strutturali ottenute nei limiti della lavorabilità del legno, hanno segnato, dal 1850, il

successo della serie di sedie Thonet.

Materiali per l’Industrial Design 2013

Thonet

Michael Thonet fu il pioniere della ricerca di curvatura del legno a caldo. Il successo commerciale

delle sue sedute, oltre alle prestazioni e basso costo è quello della smontabilità, premettendo la

spedizione in colli di 20 sedie in un m3.

Questo prodotto riunisce in se tutte le caratteristiche di una progettazione sostenibile: semplicità ed

economicità dell’assemblaggio, uso minimo dei materiali e del numero di componenti, facile

trasportabilità e riparabilità.

Nel 1870, Christofer Dresser con i suoi oggetti in metallo, vetro e legno, ha anticipato forme e

soluzioni del design contemporaneo. Egli ricerca l'equilibrio fra forma, materiale e tecnologia

abbinando materiali comuni e rari a trattamenti innovativi e disponibili a quel tempo (electro-silver

plating).

Processo Creativo è ricerca dell'equilibrio:

materiale - forma - funzione - tecnologia - design

es: Toast rack, Brocca, Watering can

Silver Plating:

Serve per patinare (ovvero ricoprire in argento) del materiale meno costoso. Questo processo

di "laminazione" di argento e rame è stato scoperto da Thomas Boulsover attorno al 1740 ed utilizzato

per la produzione di oggetti d'uso comune (brocche,taiere,posate) di costo inferiore a quello di

Argento.

Le lamine accoppiate di questi due metalli (argento Ag 93% e rame Cu 7%) sottoposte a

trattamento termico a tempertura intermedia tra quelle di fusione dei due elementi (Ag 962°C - Cu

1085°C) si uniscono saldamente e mantengono le caratteristiche plastiche dei tue metalli.

Questa tecnologia è stata sostituita da un nuovo processo basato sull'elettrolitica di Faraday nel

1833.

Elettroplating 1850:

Processo di ricopertura elettrolitica, ovvero soluzione contenente ioni del metallo di ricopertura e

da una sorgente elettrica. Per effettuare questo sistema elettrochimico, c'è bisogno dell'anodo

(elettrodo positivo - perde elettroni) ed il catodo (elettrodo negativo - assorbe gli elettroni), ossia,

gli ioni di argento si muovono dall'anodo al catodo, l'anodo si consuma e l'oggetto si ricopre di

argento. Questa è una reazione redox (ossido riduzione)

La stretta correlazione fra la ricerca sui materiali, tecnologie e design per la produzione di massa è

stata esaltata nella scuola di arte e architettura della Germania, Bauhaus, fondata da Gropius e

che operò dal 1919 al 1933.

Come esempi principali troviamo: Wassily di Breuer (1925), Weissenhof di Van der Rohe,

rappresentano in pieno il processo seriale. Il contributo principale dato dalla Bauhaus nelle

tecniche di costruzione degli oggetti fu l'efficiente metodo di piegatura dei metalli (utilizzando la

cromatura plating), a lungo studiato nella scuola. L'esempio emblematico e la Chair B32 di Breuer

del 1928 ispirata alla S33 di Mart Stam nel 1926. 2

Materiali per l’Industrial Design 2013

Ironicamente, il design che caratterizzava i prodotti di arredamento di questa scuola, anche se

apparentemente di produzione industriale, erano di fatto ottenuti con un intenso lavoro artigianale

e quindi costosi da produrre, aspetto opposto a quello proposto dal Bauhaus.

La tecnologia del tempo, infatti non permetteva lavorazioni industriali ( produzione e piegatura dei

tubolari d’acciaio), in effetti la vera produzione di massa sarebbe stata possibile solo se si fosse

adottata una standardizzazione meccanica, obbiettivo raggiungibile solo dopo la Seconda

Guerra Mondiale.

Produzione dell'acciaio:

L'acciaio (lega - ferro - carbonio inferiore al 2%), lo sviluppo della sua produzione è direttamente

legato a quello di nuove tecnologie, per la costruzione di caldaie che generano calore ad alta

pressione e temperature, in effetti prima del 1840, i limiti tecnologici legati alle ridotte dimensione dei

crogioli (materiale ceramico refrattario), rendevano la produzione costosa e utilizzata solo per

produrre spade e lame, con l'aumentare delle sue dimensioni inizia la produzione di massa.

Alvar Aalto

Rappresentante del design organico, utilizza materiali naturali per applicare la sua tecnica

playwood per la curvature di lastre in legno compensato. Esempio emblematico Armchair, 1931.

La stessa tecnica verrà utlizzata da Gerald Summers 1934.

Gerrit Rietveld - sedia a zig-zag 1934

A partire Dagli anni '50 si riscontrerà una crescita della produzione dell'alluminio, i precursori furono

Eames e Saarinen.

La sedia Landi chair (1938) è un perfetto esempio dell'utilizzo del materiale.

Alluminio:

- Isotopo

- lavorabile

- densità 2600 kg/m3

- modulo elastico 70 GPa

The Butterlfy è una sedia fatta con seduta in tela con una seduta in design concavo

La seconda guerra mondiale ha provocato drastici effetti sul design e il consumo dei prodotti

manifatturieri. Negli anni '40 sorgono nuovi laminati, le nuove tecniche di piegature e combinazioni

tra legno metalli e plastica.

Eames e Eero Saarinen hanno creato durante la seconda guerra mondiale prototipi di fasciature

immobilizzanti fatte in legno, tecnica che sarà poi sviluppata e riportata nelle sue sedie.

Nel 1946 Eames esibisce la prima sedia utilizzando questa tecnica, chiamata LCM chair composto

da gusci di legno compensato, alcuni dei quali montati su gambe in acciaio asta per mezzo di un

giunto saldato di gomma collegato con una nuova resina sintetica sviluppato per la guerra. 3

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Con il passare degli anni incomincerà ad utilizzare resine sintetiche che inizialmente saranno

applicate agli aerei per la copertura dei radar e che poi inizierà la produzione delle prime sedie

fatte con questo materiale. Questo materiale sarà sviluppato in collaborazione con Saarinen, poi

utilizzato a lungo dagli stessi designer come segno di riconoscimento del loro lavoro.

Tuttavia Saarinen scelto di coprire la sua shell per rendere la Womb Chair con imbottitura in

schiuma di gomma piuttosto che lasciare la fibra di vetro esposte come Eames inizialmente fatto.

Eames poi offerto una versione imbottita della sua sedia di plastica pure.

Ma queste forme erano anche facilmente assemblate nei nuovi processi produttivi come la

plastica che scorreva facilmente in stampi curvi.

Plastica = più libertà di forma

Con l'avvento della televisione nel 1940, modellatori di plastica affrontato la sfida di produrre

l’involucro più grande e il pezzo unico con gli stessi mezzi che erano stati utilizzati per modellare

contenitori radiofonici più piccoli con stampaggio ad iniezione. Un articolo del 1949 Modern

Plastics ha spiegato che un armadietto di legno richiesto 525 interventi costruttivi diversi prima che il

telaio può essere installato, un armadio di plastica necessari 3-6 operazioni.

Questo, e il fatto che la serie di produzione sarebbe molto più veloce, contribuito a un insieme che

costa ben 100 dollari in meno dei televisori in legno.

Eero Saarinen inventato una sedia con una sola gamba a colonna, con l'intenzione di rendere una

struttura unica, fusa in un unico pezzo di materiale, in questo caso di plastica. Dopo un periodo di

due anni di sperimentazione estesa, tuttavia, le capacità di durata e portante della vetroresina

non può essere garantito e la sedia senza peso elegante è stato invece prodotto con uno stelo in

alluminio e plastica rinforzata shell. Il fusto è stato successivamente in tinta con la scocca.

La sedia MAA (helow) progettato nel 1958 da George Nelson ha una scocca in plastica e

schienale utilizzando innovativi sistemi antiurto in plastica. E 'guadagnato la reputazione di essere la

prima sedia in plastica con schienale mobile.

Per inciso, questa sedia è stata prodotta solo per un anno prima di essere ritirato, a causa di un

difetto di progettazione inerente. Le prese di gomma, che sono saldati alla parte posteriore della

sedia e connettersi con un sistema di incernieramento perni sferici che consentono alla sezione

posteriore di articolare di 90 gradi, degradano sotto stress.

Come l'appello del funzionalismo cominciano a svanire in dissolvenza a favore o la cultura new

pop degli anni '60. I progettisti hanno continuato a esplorare le nuove palette di materiali e

processi a loro disposizione.

Le Plastiche ha permesso al progettista di sfidare l'esperienza dell'utente con il peso, il colore e l a

forma.

Joe Colombo sperimentato con materiali sintetici che creano sistemi di arredo flessibili e

combinate ad un insieme di varietà di servizi domestici in un unico assemblaggio. La sedia Universale

chair, 1965, è stato il primo del suo genere ad essere stampato ad iniezione in un unico pezzo (ad

eccezione delle gambe).

Prendendo in prestito una forma a sbalzo risalente al Gerrit Rietveld Zig-Zag di progettazione del

1934, dimostrato ancora una volta nella foto in basso a destra, e il conseguimento dell'obiettivo

Eero Saarinen di realizzare mobili completamente in plastica, sedia impilabile Verner Panton è stato

il pezzo unico, costruzione continua di entrare scala di produzione di grandi dimensioni.

La macchina da scrivere Valentine di Ettore Sottsass per Olivetti è una partenza dai disegni di tutti i

giorni grigi di macchine per ufficio. Questa macchina da scrivere è stata progettata utilizzando ABS

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Materiali per l’Industrial Design 2013

ed è stato concepito come un accessorio personale. Leggero e portatile, questo nuovo design è

stato il "anti-Macchina", costruito attorno ad un meccanismo molto comune, sembra quasi un

giocattolo.

Anche Frank Gehry ha utilizzato un nuovo materiale composta da lamine di cartone ondulato.

Cartone popolarità ha iniziato negli anni '60 con la sedia Peter Spotty childs Murdoch nel 1963 in

polietilene rivestita con carta kraft laminata. E 'stato il primo mobile commerciale di carta. Poco

costoso e di lunga durata, la sedia è stata venduta come un appartamento, fogli laminati

vivacemente decorate nei supermercati e grandi magazzini da assemblare a casa,

semplicemente piegando lungo le linee pre-segnati.

A causa delle sue possibilità, il cartone continua ad essere un materiale interessante oggi come qui

mostrato dalla famiglia Suite Cartone da Olivier Leblois dal 1995.

Frank Gehry un architetto che progetta edifici molto insolito e mozzafiato e non fa mai niente

noioso! Questo è il suo "Gioco di potere" sedia in compensato.

Starck è un designer stravagante francese - progettazione, limone spremiagrumi, mobili ... Questo

televisore è interessante perché è fatto da legno pressato e plastica che è stato riciclato.

Per poter produrre un bene, non solo di successo ma allo stesso tempo sostenibile in termini

ambientali, dobbiamo seguire i processi che in natura sono stati usati per lo sviluppo degli

organismi viventi. Si tratta di un processo di evoluzione sistemica a cui il designer dovrebbe

costantemente fare riferimento.

L’ecologia, il design e la produzione sono settori interdisciplinari e non antitetici ed offrono un

terreno fertile, con grandi potenzialità di sviluppo.

TECNOLOGIA ED EVOLUZIONE DEI MATERIALI

La comprensione delle relazioni fra struttura e proprietà assicura la base sia per la corretta

selezione dei materiali esistenti , sia per lo sviluppo di nuovi materiali.

La modifica delle proprietà può essere indotta da cambiamenti della struttura del materiale a diversi

livelli dimensionali: da quello atomico a quello molecolare, microscopico o macroscopico.

Oggi siamo in grado di ingegnerizzare la struttura elettronica ed atomica di un materiale per produrre

apparecchiature elettroniche ed ottiche miniaturizzate.

Vedere tabella delle unità di misura dall’atomico al sistema

Manipolando la struttura molecolare abbiamo prodotto un vasto spettro di polimeri in grado do

operare in condizioni estreme di temperatura ed ambientali.

Controllando la microstruttura cristallina sono state ottenuti molte nuove leghe metalliche e materiali

ceramici, incluse le leghe leggere per uso aerospaziale e superconduttori ceramici.

Operando sulla struttura laminare e composizione di fibre e particelle, si è potuto realizzare un gran

numero di materiali compositi dalle proprietà uniche. 5

Materiali per l’Industrial Design 2013

Negli anni Sessanta si produce chimicamente nuovi materiali li dove erano richieste caratteristiche

specifiche non ottenibile con i materiali a disposizione, tendenza superata con la consapevolezza

che le caratteristiche di un polimero come quelle di un acciaio e di altri metalli potevano essere

modificate attraverso la tecnologia di lavorazione.

La comprensione delle relazioni fra proprietà e struttura non bastano a garantire la realizzabilità di

una applicazione senza associare a questa la comprensione delle relazioni fra lavorazione/struttura

e modalità di lavorazione7 proprietà.

Esempio, un polipropilene (PP) lavorato a certe velocità di stiro, temperature e condizione di

processo diventa un film trasparente, tappo per bottiglie, contenitore per alimenti ed altro, in ognuna

di queste applicazioni può presentare caratteristiche di lavorabilità o proprietà finali che si

differenziano completamente.

Materia - Relazione fra struttura e proprietà - Materiali – Relazione fra proprietà e processo –

Manufatti

Materia – Relazione fra struttura e processo – Manufatti

I materiali quindi devono essere utilizzati in modo opportuno e corretto, assecondando e esaltando

le tendenze e caratteristiche naturali del materiale stesso.

Come integrare questi concetti con lo sviluppo di nuovi prodotti?

Citiamo alcuni esempi di mutazione dei materiali che possono portare allo sviluppo di sistemi

innovativi:

Un naturale favo di cera con struttura a nido d’ape diventa con la tessitura in 3D un cuore

strutturale in grado di essere attraversato da fluidi. Un pannello con anima di questo tipo oltre che

strutturale diventa “permeabile” ed in grado di far fluire dell’aria per il condizionamento esterno o

un fluido riscaldante ( questa è la base dell’evoluzione della struttura a sandwich).

Un polimero orientato è in grado di trasportare la luce nella direzione dello stiro. Le

macromolecole polimeriche tendono ad orientarsi nella direzione dello stiro modificando

sensibilmente le caratteristiche fisiche del materiale, questo induce una forte anisotropia (le

proprietà non sono le stesse in tutte le direzioni) che si traduce in differenti indici di rifrazione nella

direzione dello stiro e in quella ortogonale ad essa.

Le particolari caratteristiche di indice di rifrazione che si possono ottenere dal processo di

orientazione producono cavi che, al pari delle fibre ottiche in vetro generalmente utilizzate per

trasportare segnali, trasportano efficientemente la luce.

La comprensione delle relazioni fra struttura e proprietà assicura la base sia per la corretta

selezione dei materiali esistenti che poer lo sviluppo di nuovi materiali.

La modifica delle proprietà pùo essere indotta da cambiamenti della struttura del materiale a diversi

livelli dimensionali:

-atomico

-molecolare

-microscopico

-macroscopico 6

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Operando a livello macroscopico, l’uomo è stato in grado di progettare e costruire i primi materiali

compositi : Nell’antico Egitto si impastava fango e paglia ottenendo matt