Literatuur-/praktijkoverzicht waarin een korte indruk wordt gegeven van de state-of-the-art op de vlakken: computational thinking, Lego WeDo en adaptieve technologie.
Growing volumes of wood are being used in construction, interior architecture, and product design, resulting in increasing amounts of wood waste. Using this waste is challenging, because it is too labor-intensive to process large volumes of uneven wood pieces that vary in geometry, quality, and origin. The project “Circular Wood for the Neighborhood” researches how advanced computational design and robotic production approaches can be used to create meaningful applications from waste wood. shifting the perception of circular wood as a simply harvested stream, towards a material with unique aesthetics of its own right. The complexity of the material is suggested to be tackled by switching from the object-oriented design towards designing soft systems. The system developed uses a bottom-up approach where each piece of wood aggregates according to certain parameters and the designed medium is mainly rule-sets and connections. The system is able to produce many options and bring the end-user for a meaningful co-design instead of choosing from the pre-designed options. Material-driven design algorithms were developed, which can be used by designers and end-users to design bespoke products from waste wood. In the first of three case studies, a small furniture item (“coffee table”) was designed from an old door, harvested from a renovation project. For its production, two principle approaches were developed: with or without preprocessing the wood. The principles were tested with an industrial robotic arm and available waste wood. A first prototype was made using the generated aggregation from the system, parametric production processes and robotic fabrication.
Met het project Circl-Wood willen projectpartners Fijnhout en Nijboer, samen met de Hogeschool van Amsterdam (HvA) kennis ontwikkelen over het ontwerpen en produceren van hoogwaardige objecten uit afvalhout (Dit kan afvalhout betreffen uit verschillende bronnen; afvalinzameling, woningrenovatie, recycling bedrijven, maar ook reststukken van houtleveranciers en houtverwerkende bedrijven) met behulp van geavanceerde numerieke ontwerpgereedschappen (“computational design”). De projectpartners willen samen onderzoeken of het mogelijk is om hoogstaande en in het oog springende circulaire objecten te ontwerpen van een specifieke hoeveelheid afvalhout, met de HvA ligstoel - die in 2018 in een eerder KIEM project is gemaakt - als iconisch voorbeeld. Hierbij worden de kenmerken van het beschikbare hout (kleur, vorm, nerfrichting, houtsoort) als ‘data’ gebruikt om met ontwerpalgoritmes objecten te ontwikkelen met unieke kenmerken. Deze data-gedreven ontwerpmethode dient toepasbaar te zijn op een willekeurige batch hout die door robots geïnventariseerd en gesorteerd is. Het automatiseren van het ontwerpproces voor hoogwaardige producten creëert nieuwe circulaire toepassingsmogelijkheden voor afvalhout. In 2018 was het ontwerp van de stoel niet gebaseerd op de specifieke stukken hout waarvan hij werd gemaakt. Pas na het ontwerp werden stukken afvalhout handmatig geselecteerd, op maat gezaagd en verbonden tot een omhullende vorm, die door de robot 3D gescand is en waar vervolgens door de robot de stoel uit gefreesd is. In Circl-Wood echter wordt een geavanceerd ontwerpproces ontwikkeld: de gegevens van een beschikbare hoeveelheid resthout worden gebruikt om verschillende specifieke ontwerpen te maken met kleurpatronen, vormen en structuren gerelateerd aan het beschikbare hout. Het doel is om haalbare ontwerpen te berekenen op basis van het beschikbare hout. Het project demonstreert hoe numerieke ontwerpgereedschappen bij kunnen dragen aan een creatieve en efficiënte benutting van resthout van houtverwerkende bedrijven zoals Fijnhout voor interieur toepassingen (door bedrijven als Nijboer).
In het project CW4.0 onderzoeken MKB’ers uit de houtindustrie en Smart Industry samen met de Hogeschool van Amsterdam (HvA), kennispartners TNO, HMC en Bouwlab R&Do en partners in hospitality hoe zinvolle toepassingen te maken van resthout, met behulp van Industry 4.0-principes. Hoogwaardig hout blijft momenteel ongebruikt, omdat het te arbeids-intensief is grote hoeveelheden ongelijkmatige stukken hout van verschillende grootte en houtsoort te verwerken. Waardevol resthout wordt zo waardeloos afval, tegen de principes van de circulaire economie in. CW4.0 richt zich op de ontwikkeling van geautomatiseerde processen voor houtverwerking gebaseerd op Industry 4.0 technologieën - met behulp van digitale ontwerptools en industriële robots. Uit eerdere projecten van HvA en partners is gebleken dat deze processen het gebruik van resthout levensvatbaar kunnen maken, in het bijzonder voor toepassingen in de hospitality sector, bijvoorbeeld voor receptiebalies, hotelmeubilair en interieurdelen. CW4.0 wordt dan ook uitgevoerd in samenwerking met hospitality-ontwerpers en hotelketels. Het onderzoek concentreert zich op 1) het creëren van een digital twin (=digitale kopie van een beoogd object of proces, om dit te onderzoeken zonder het eerst te hoeven bouwen) van een ‘upcycle houtfabriek’; 2) het realiseren en beproeven van secties van de fabriek; 3) het ontwerpen en prototypen van hospitality toepassingen en 4) het evalueren van de business case van deze toepassingen en de fabriek in het algemeen. Na afloop is er kennis beschikbaar voor houtindustrie om afval te verminderen, voor Smart Industry om hun digitale technologieën toe te passen voor upcycling van materialen, en voor horecapartners om waardevolle toepassingen te creëren van resthout. Het project is een belangrijke stap in de opschaling van industriële robotproductie met circulaire materialen. Het legt een nieuwe, belangrijke verbinding tussen Smart Industry en de circulaire transitie, gericht op het aanpakken van urgente maatschappelijke uitdagingen verband houdend met materiële schaarste en de mondiale milieucrisis.
Hoogwaardig afvalhout van bewoners, bouwbedrijven en meubelmakers blijft momenteel ongebruikt omdat het te arbeidsintensief is om grote hoeveelheden ongelijke stukken hout van verschillende afmetingen en soorten te verwerken. Waardevol hout wordt waardeloos afval, tegen de principes van de circulaire economie in. In CW.Code werken Powerhouse Company, Bureau HUNC en Vrijpaleis samen met de HvA om te onderzoeken hoe een toegankelijke ontwerptool te ontwikkelen om upcycling en waardecreatie van afvalhout te faciliteren. In andere projecten hebben HvA en partners verschillende objecten gemaakt van afvalhout: een stoel, een receptiebalie, kleine meubels en objecten voor de openbare ruimte, vervaardigd met industriële robots. Deze objecten zijn 3D gemodelleerd met behulp van specifieke algoritmen, in de algemeen gebruikte ontwerpsoftware Rhino en Grasshopper. De projectpartners willen nu onderzoeken hoe deze algoritmen via een toegankelijke tool bruikbaar te maken voor creatieve praktijken. Deze tool integreert generatieve ontwerpalgoritmen en regelsets die rekening houden met beschikbaar afvalhout, en de ecologische, financiële en sociale impact van resulterende ontwerpen evalueren. De belangrijkste ontwerpparameters kunnen worden gemanipuleerd door ontwerpers en/of eindgebruikers, waardoor het een waardevol hulpmiddel wordt voor het co-creëren van circulaire toepassingen voor afvalhout. Dit onderzoek wordt uitgevoerd door HvA Digital Production Research Group, met bovengenoemde partners. HUNC heeft ervaring met stadsontwikkeling waarbij gebruik wordt gemaakt van lokaal gekapt afvalhout. Vrijpaleis biedt toegang tot een actieve, lokale community van makers met een sterke band met buurtbewoners. Powerhouse Company heeft ervaring in het ontwerpen met hout in de bouw. Alle drie kunnen profiteren van slimmere circulaire ontwerptools, waarbij beschikbaar materiaal, productiebeperkingen en impactevaluatie worden geïntegreerd. De tool wordt ontwikkeld en getest voor twee designcases: een binnenmeubelobject en een buitengevelelement. Bevindingen hiervan zullen leidend zijn bij de ontwikkeling van de tool. Na afronding van het project is een bètaversie gereed voor validatie door ontwerpers, bewonerscollectieven en onderzoek/onderwijs van de HvA.
