Promotie aan TU Delft: ‘Vermalen mosselschelpen in je 3D-printer’

Een bloempot en een haarclip uit de 3D-printer, gemaakt van vermalen mosselschelpen, met suiker en alginaat als cruciale bindmiddelen: twee prototypes gemaakt door Marita Sauerwein. Zij laat zien dat 3D-(her)printen met lokaal verkregen duurzame en natuurlijke grondstoffen een haalbare optie is in een circulaire economie. Dit vraagt echter wel om een heel andere kijk op het ontwerpproces. De ontwerpster promoveerde op woensdag 14 oktober bij de TU Delft.

Hoewel er veel optimisme is over het gebruik van 3D-printen om de transitie naar een circulaire economie te stimuleren, zijn er nog maar weinig toepassingen van 3D-printen die een circulaire economie ook daadwerkelijk ondersteunen en mogelijk maken. Ontwerp in een circulaire economie streeft namelijk naar behoud van waarde van producten en materialen in het economisch systeem. Dit kan worden bereikt door levensduurverlenging, of door hoogwaardig hergebruik en herstel van producten of materialen.

Een materiaal dat in Nederland bijvoorbeeld veel voorhanden is, zijn mosselschelpen. Jaarlijks wordt in Nederland 55 miljoen kilo mosselen geoogst. Daarvan blijft 20 miljoen kilo afval over. Wat als je die berg materiaal nuttig kunt gebruiken, en zelfs hergebruiken? Sauerwein onderzocht wat er nodig is om dit soort nieuwe materialen te kunnen inzetten bij 3D-printen, en deed dat door te experimenteren met materialen, prototypes te ontwerpen en daadwerkelijk te produceren.

Een belangrijke voorwaarde voor praktisch gebruik in een circulaire economie is dat de gebruikte producten en materialen zonder kwaliteitsverlies hergebruikt kunnen worden. In dit geval kunnen de prototypes zonder kwaliteitsverlies eenvoudigweg worden opgelost tot een pasta die weer te gebruiken is in de 3D-printer. De belangrijkste vondst van Sauerwein was dan ook het bindmiddel. De verbindingen die met de mosselschelpen en het alginaat worden gemaakt, zijn volledig omkeerbaar, en dus te hergebruiken voor een ander productontwerp zonder kwaliteitsverlies. Daarnaast worden met alginaat geprinte objecten buigbaar wanneer ze nat worden, wat weer nieuwe mogelijkheden biedt voor bijvoorbeeld een haarklem die precies naar je hoofd gevormd is.

Dit vraagt volgens de promovendus wel om een andere kijk op ontwerpen en op de levenscyclus van een product. Je zult bij het ontwerp al rekening moeten houden met de vraag hoe straks producten en materialen weer opnieuw gebruikt kunnen worden.
Naast de herprintbare materialen van mosselschelpen, illustreert Sauerwein dit met de prototypes van een lamp en vaas met omkeerbare 3D-geprinte verbindingen. ‘Ze zijn uit dezelfde panelen gemaakt, maar door de 3D-geprinte verbindingen hebben ze toch hun eigen ontwerp. Deze bevindingen zijn interessant voor ontwerpers, omdat ze de mogelijkheid geven tot meer vrijheid in vormgeving voor product design in een circulaire economie’.

Sauerweins onderzoek is toonbeeld van Delft Design, waarbij technologie wordt gecombineerd met een mens- en organisatiegerichte aanpak. In de aanloop naar Dutch Design Week en de maanden erna presenteren negen promovendi van de faculteit Industrieel Ontwerpen hun onderzoek naar designoplossingen voor een duurzame en circulaire economie.

Promotie Marita Sauerwein: Additive manufacturing for circular product design.
Promotors: prof.dr. Ruud Balkenende en prof.dr.ir. Conny Bakker; co-promotor: dr.ir. Zjenja Doubrovski (allen faculteit Industrieel Ontwerpen).

Lees alvast de eerste drie verhalen van de komende Delftse promoties over de circulaire economie:

• Technologie: Marita Sauerwein over ontwerpen voor- en met herbruikbare materialen Wat kunnen mosselschelpen ons leren over de circulaire economie?
• Organisatie: Vivian Tunn over circulaire businessmodellen Hoe circulaire bedrijfsmodellen de consument erbij houden
• Mens: Flora Poppelaars over duurzaam consumentengedrag om de lus te sluiten in circulaire economie De circulaire economie heeft uw oude telefoons nodig (en andere dingen)