Biostrata - exploring a 3D printable biobased material for product design

Transforming the current consumption-oriented economic system into a circular system is one of the main challenges of the current century. That includes the challenge of creating an eco-friendly and self-sustaining society, capable of minimizing energy consumption, carbon emissions, and the production of waste. To achieve this goal, a shift from a society dependent on non-renewable petroleum-based plastics is necessary. According to the studies conducted, products with similar performance characteristics to plastics can be obtained using biological sources, instead of fossil-based sources. Bioeconomy is a promising alternative to the plastics-driven economy. Biobased materials offer two advantages: one is using organic waste for their production, therefore minimizing waste, and the second is returning nutrients back to the earth upon disposal. Additive manufacturing is a digital fabrication method that allows anyone to be a producer and maker, therefore enabling small, local, and distributed production. This kind of production is more circular than the current linear and centralized production system. Unfortunately, thermoplastics (e.g., PLA, ABS, PC) are mainly used as the filament for 3D printing. A new powerful proposition is found in pairing biobased materials with additive manufacturing. The core of this thesis research is the analysis of a biobased material provided by a Dutch non-profit foundation called Junai, and the exploration of its potential for 3D printing and product design. The material analysis follows the Material Driven Design methodology, which is an experience-oriented method for designers when the material is the driver of the design process. The goal is to understand design constraints related to the material and manufacturing processes and to understand the experiences that users have with the material. During this phase of material analysis, some negative user experiences were discovered which inspired a second phase of tinkering (i.e., coloring, sanding, coating, developing new recipes,...) to fully explore the potential of the material. The potential for further research and material application concepts are considered further in the discussion.

Trasformare l’attuale sistema economico orientato al consumo in un sistema circolare è una delle principali sfide del secolo in corso. Ciò include la sfida di creare una società ecologica e autosufficiente, in grado di ridurre al minimo il consumo di energia, le emissioni di carbonio e la produzione di rifiuti. Per raggiungere questo obiettivo, è necessario un passaggio da una società dipendente da materie plastiche a base di petrolio non rinnovabili. Secondo gli studi condotti, è possibile ottenere prodotti con caratteristiche simili alla plastica utilizzando fonti biologiche, anziché fossili. La bioeconomia è un’alternativa promettente all’economia basata sulla plastica. I materiali a base biologica offrono due vantaggi: uno è l’utilizzo di rifiuti organici per la loro produzione, riducendo quindi al minimo gli sprechi, e il secondo è la restituzione dei nutrienti alla terra dopo lo smaltimento. La produzione additiva è un metodo di fabbricazione digitale che consente a chiunque di essere un produttore e un creatore, consentendo quindi una produzione piccola, locale e distribuita. Questo tipo di produzione è più circolare rispetto all’attuale sistema di produzione lineare e centralizzato. Sfortunatamente, i materiali termoplastici (ad es. PLA, ABS, PC) vengono utilizzati principalmente come filamento per la stampa 3D. Una nuova potente proposta si trova nell’abbinamento di materiali a base biologica con la produzione additiva. Il fulcro di questa ricerca di tesi è l’analisi di un materiale a base biologica fornito da una fondazione senza scopo di lucro olandese chiamata Junai e l’esplorazione del suo potenziale per la stampa 3D e design del prodotto. L’analisi dei materiali segue la metodologia del Material Driven Design, che è un metodo orientato all’esperienza per i progettisti quando il materiale è il punto di partenza dell progettazione. L’obiettivo è comprendere i vincoli di progettazione relativi al materiale e ai processi di produzione e capire le esperienze che gli utenti hanno con il materiale. Durante questa fase di analisi del materiale, sono state scoperte alcune esperienze negative che hanno ispirato una seconda fase di tinkering (ovvero colorazione, carteggiatura, rivestimento, sviluppo di nuove ricette,...) per esplorare appieno il potenziale del materiale. Il potenziale per ulteriori concetti di ricerca e l’applicazione del materiale sono considerati nella discussione.