Minder materiaal gebruiken

Drie blogs geleden  introduceerde ik het LIDS-wiel, een methode om in 8 stappen een product duurzamer te herontwerpen. Vandaag de derde stap: het verminderen van het materiaalgebruik.

Minder materiaalgebruik betekent immers minder grondstoffen, minder afval, maar ook minder energie tijdens productie en transport.

Overdimensioneren

Vanouds zijn we gewend om bij het bepalen van onze materiaaldiktes een het zekere voor het onzekere te nemen en enigszins te ‘overdimensioneren’. Gelukkig stellen moderne technieken zoals computerberekeningen en -simulaties ons in staat om producten zo vorm te geven en te optimaliseren dat alle krachten door een minimum aan materiaal worden opgevangen. 

Een bekend en aansprekend voorbeeld zijn bierkratjes. Deze zijn erg sterk, want worden hoog opgestapeld, er wordt ruw mee omgesprongen en ze worden ook nog wel eens gebruikt als stoel of als bedklos. Maar ze moeten ook zo licht mogelijk zijn, in verband met de materiaalkosten en de brandstofkosten van het vele transport van deze retourverpakking. Door middel van Eindige Elementen berekeningen worden bierkratjes optimaal ontworpen op gewicht en sterkte.

Het maken van dit soort berekeningen loont vooral als de series van het te produceren product groot zijn, en volume en gewicht nog een extra hefboom kennen in de milieubelasting door het vele transport. Een bureau dat (onder andere) hierin is gespecialiseerd is BPO uit Delft www.bpo.nl

Materiaal innovaties

Nieuwe materialen maken vaak gewichtreducties mogelijk. Denk daarbij aan (niet zo nieuw) hoogsterktestaal, waarmee je ongeveer 30% kan besparen op de materiaaldikte met behoud van de sterkte. Of composiet, van glasvezel, koolstof of andere materialen. Racefietsen van carbon (koolstof) wegen nog maar een fractie van de stalen fietsen van vroeger.

Disposables

Een andere categorie waar het echt zin heeft om materiaal te besparen is bij disposables (wegwerp-onderdelen). Omdat het verbruik hiervan hoog is, is de besparing op grondstoffen, afval en productie-energie al gauw aanzienlijk. Bijvoorbeeld de opzettandenborstels van Philips. Bij het eerste model sonicare was een vrij groot deel van de borstel een vervangonderdeel, inclusief een bewegingsmechanisme. Het latere model opzetborstels is een stuk kleiner en daarbij zijn meer onderdelen in het ‘vaste’ deel van de tandenborstel geïntegreerd.

Maar ook voor industriële toepassingen is dit principe te gebruiken. IHC Merwede, producent van baggerschepen, produceert haar cutterkoppen (een soort boorkop waarmee steen wordt afgegraven) met vervangbare slijtdelen. Zodat niet de hele cutterkop hoeft te worden vervangen maar alleen de tanden.

Lichtgewicht

Een bijzondere categorie zijn die producten, die hun hele levensduur getransporteerd worden en waar door het gewicht, veel energie in gaat zitten. Auto’s zelf, maar dus ook alle auto-onderdelen. Interieurs voor treinen en vliegtuigen. Jaren geleden, toen de Fokker 70 werd gebouwd, werd er aan de medewerkers een beloning van 1.000 gulden (toen nog) uitgeloofd voor iedere kilo ze konden besparen op het totaalgewicht van het vliegtuig.

Door de toenemende luxe in onze auto’s, treinen en vliegtuigen staat het gewicht continue onder druk, we willen namelijk wel lekker zitten en niet op een houten plankje, en we willen steeds meer features die we vroeger niet hadden aan boord. Hier ligt volop ruimte voor innovatie: hoe kunnen we bestaande en nieuwe voorzieningen comfortabeler én lichter maken?