מה זה חדשנות בחומרים? עיצוב חכם שמתחיל בחומר נכון
עודכן: 30 בספט׳
חומרים הם כבר מזמן לא רק גורמים פסיביים בתהליך העיצוב. נראה כי בשנים האחרונות יותר ויותר אנשי ונשות מקצוע לומדים להכיר בחשיבות של בחירת חומרים בתהליכי יצירה וייצור, ומבינים שחומרים משפיעים לא רק על המראה, אלא גם על הפונקציונליות, העמידות והקיימות של כל אובייקט, מוצר או מבנה - מהיסוד.
בתור מי שמחברת בין חומרים, עיצוב, מדע וטכנולוגיה, אני רואה ביום יום איך חומרים חדשניים יכולים להפוך רעיונות למציאות פיזית, ולא פחות חשוב מכך, איך בחירת חומרים נכונה משפיעה על המשתמשים של מוצר כזה או אחר או על הדיירים של הבית או העובדים בבניין, וכפועל יוצא מכך גם על ההצלחה של המותג או החברה שמאחוריהם. אני יודעת גם שלאדריכליות ומעצבים לא תמיד יש את הזמן או היכולת לצלול לעומק לטובת מחקר ובחירה של חומרים. בשביל זה יש אנשים כמוני, שחיים את עולם החומרים יום-יום.
אם לא לגמרי ברור לכם איך חדשנות בחומרים יכולה לתרום לעשייה שלכם, ריכזתי כאן כמה תובנות על איך חומרים תורמים לחשיבה ולעשייה עיצובית, לצד כלים בסיסיים למי שרוצה לפעול אחרת וליצור ערך משמעותי, ומבט קדימה על חומרי העתיד בעולם העיצוב. הכתבה הזאת פונה לכל מי שעוסקים בעיצוב ואדריכלות, אבל יכולה להיות רלוונטית גם למי שמתעסק בתחומים משיקים, או פשוט אוהבים חומרים ועשייה.
תפקיד החומרים בתהליכי עיצוב
גישת החדשנות בחומרים (גם חדשנות חומרית, Material Innovation) עוסקת ביחסי הגומלין שבין חומרים, אנשים ויישומים. היא גם עוזרת להגדיר מחדש מה זה "עיצוב חכם" בעידן הנוכחי.
המבט החדש שהגישה מציעה על חומרים מוביל לגילוי של תכונות, מרקמים ויכולות חדשות שמאפשרות למעצבות ומעצבים לפרוץ את הגבולות היצירתיים והמעשיים שלהם. במקביל, השינויים המהירים בתחום החומרים מאפשרים כיום גישה למשאבים ויכולות שלא היו זמינים בעבר, כך שההיצע גדול מאי פעם. זה קורה למשל, בזכות טכנולוגיות חדשות שמאפשרות להטמיע חומרים מרוכבים קלים וחזקים במיוחד במבנים אדריכליים מסוגים חדשים, או יישום של חומרים חכמים המגיבים לתנאים סביבתיים ומשנים את התנהגותם בזמן אמת גם במוצרים שמיועדים לקהל הרחב, דוגמת צמיגי האופניים שלא מתפנצ'רים שפותחו עם נאסא.
אבל לטעמי האספקט המרגש והחשוב ביותר בתקופה הנוכחית, נמצא בחומרים החדשניים, האלטרנטיביים והמתקדמים שמיועדים להתגברות על אתגרים סביבתיים; אנחנו רואים יותר ויותר פולימרים מתכלים, רכיבים ממוחזרים וחומרים ממקורות מתחדשים משתלבים בתהליכי עיצוב על מנת לצמצם נזקים והשפעות סביבתיות, מבלי לוותר על איכות או אסתטיקה.
כשמסתכלים על העתיד ברור כי יש למגמה הזאת הצדקה סביבתית וכלכלית שמגובה ברגולציה בינלאומית שמתפתחת בקצב מהיר. נראה שמי שלא מכניס היום שיקולים סביבתיים לעבודתו, לא באמת עוסק בחדשנות או מכין את עצמו לעתיד. השינויים והאתגרים הללו פותחים מרחב חדש לחשיבה חומרית מערכתית, שבה יצירתיות, פונקציונליות ואחריות מזינות אחת את השנייה.
מהי בעצם חדשנות בחומרים?
מעבר לריגוש שטומן בחובו גילוי של חומר חדש, חדשנות בחומרים היא גישה אסטרטגית שעוסקת באופן שבו חומרים פוגשים מטרות עסקיות ועיצוביות ומתחברים לחוויית המשתמש ולשיקולים סביבתיים. זוהי גישה בין-תחומית במהותה שמזמינה מעצבים, מהנדסים, כימאים ויצרנים לעבוד יחד, ולחבר בין החזון לביצוע.
בבסיסה, חדשנות בחומרים כוללת:
שדרוג של חומרים קיימים באמצעות טכנולוגיה וחשיבה עיצובית
פיתוח חומרים חדשים בהתאם לצרכים או משאבים ייחודיים
בחירת חומרים אסטרטגית בתחילת תהליכי הפיתוח, לא רק בשלבי הייצור
חתירה לאיזון בין ביצועים טכניים, איכות, תחושה וערך
כדי להבין באמת מהי חדשנות בחומרים מומלץ לאמץ חשיבה אקספירינמטלית ולהתחיל לשאול שאלות כמו: האם קיים חומר שיכול לשפר מהותית את המוצר או המבנה שאני עובד/ת עליו? מה הבעיה שהחומר שיש לי יכול לפתור ואיזה ערך חדש הוא יכול לייצר? איך ההטמעה של החומר משתלבת עם יעדים רחבים יותר כמו קיימות או אמון משקיעים ולקוחות?
יישומים עכשוויים בעולמות העיצוב
ההשפעה של חומרים חדשניים כבר ניכרת בתחומי עיצוב רבים; מעיצוב מוצר ועיצוב אופנה, עד לארכיטקטורה ותכנון ערים. הנה כמה דוגמאות שממחישות זאת, חלקן עוד בשלבים ניסיוניים וחלקן כבר בשימוש רחב:
אדריכלות ועיצוב פנים
בטון שמתקן את עצמו הוא אחד החומרים המדהימים של השנים האחרונות. מעבר לכך שמדובר בפיתוח חומרי פורץ דרך שמשלב בין חומר תעשייתי לביולוגיה, במובן היישומי מדובר בחומר שמצמצם את דרישות התחזוקה ומאריך משמעותית את חיי המבנים או התשתיות המשתמשות בו. זה חומר שמייצר מהפכה. בנוסף, קיימים חומרים מתקדמים כמו אירוג'ל (Aerogel) שמייצרים בידוד תרמי גבוה במיוחד עם עובי דק במיוחד, מה שמאפשר תכנון של מבנים יעילים אנרגטית ומצמצם את הצורך בהשקעת אנרגיה לשמירה על האקלים המבני. חומרים ממוחזרים מעוצבים מייצרים חוויה חושית-ויזואלית חדשה שניתנת להתאמה אישית במבנים וחללים, תוך עמידה בדרישות של תקנים סביבתיים והתאמה להעדפות הצרכנים המתחדשות. בנוסף, ניתן לשלב כיום חומרים אנטי־בקטריאליים מתקדמים בתכנון של מרחבים ציבוריים ובריאותיים, כדי לעמוד בתקינה ולייצר מוכנות לסיכונים עתידיים מבלי לפגוע באסתטיקה.
עיצוב של מוצרים ורהיטים
במחשבה על פיתוח יכולות חדשות ושימור עבור הדורות הבאים, יותר ויותר מעצבים משלבים בשנים האחרונות סוגים שונים של ביופלסטיק וחומרים אלטרנטיביים במוצרים ובמערכות שהם מפתחים על מנת להפחית את טביעת הרגל הפחמנית ולתכנן את תום השימוש שלהם. בנוסף, כיום יש לא מעט טקסטילים חכמים שמכילים טכנולוגיות חישה שונות אשר מאפשרים לייצר ביגוד שמנטר את בריאות הלובשים או מגיב לסביבה ומתאים את עצמו לנוחות המשתמשים. במקביל מתבצע מעבר של חומרים מתעשיות מתקדמות ליישומים שלא היו זמינים בעבר, כמו סגסוגות קלות במיוחד וסיבי פחמן שמשמשים ליצירת רהיטים חזקים מאוד שיכולים להיות פיסוליים וגם קלים מאוד לשינוע. וכמובן, טכנולוגיות הדפסת תלת ממד מאפשרות אינסוף של יישומים חדשים במגוון רחב של חומרים, הן מקצרות את תהליכי הפיתוח ומאפשרות יצירת פתרונות בהתאמה אישית של רהיטים, מוצרים ומה לא.
קיימות, רגולציה וכלכלה מעגלית
עקרונות הכלכלה המעגלית מלמדים אותנו שעיצוב ותכנון שמותאם לדרישות ההווה והעתיד צריך להתחשב במחזור החיים המלא של המבנה או המוצר, כולל תכנון למה שיקרה לחומרים שמהם המוצר עשוי בתום השימוש. לפני הכל ניתנת עדיפות גבוהה במיוחד להארכת חיי המוצר עד כמה שניתן, לאחר מכן ניתנת עדיפות גבוהה לשימוש חוזר ואחריו מיחזור, כאשר הטמנה היא המוצא האחרון שאינו רצוי כלל. תחת מגמות הרגולציה הבינלאומיות והשינויים בהעדפות הצרכנים של העשורים האחרונים, הגישה הזאת הפכה כבר לסטנדרט היות והיא תומכת במטרות הקיימות וה-ESG של חברות וארגונים שפועלים בזירה הבינלאומית. הדבר רלוונטי לכל חברה או ארגון שמייבאים או מייצאים מוצרים וסחורות פיסיות, בעיקר לאיחוד האירופי. לכן לפני שמקבלים החלטות הנוגעות לשימוש בחומרים יש צורך בהיכרות מעמיקה עם החומרים עצמם ועם מגוון התהליכים הקשורים בהם, כולל השפעות חברתיות וסביבתיות לאורך שרשרת האספקה ומחזור החיים של החומר, כדי לבחון את אפשרויות ההתאמה של החומרים לתהליכי הייצור, לשימוש ולתום השימוש במוצר.
כל הדוגמאות שכאן למעלה ממחישות במה חדשנות בחומרים באמת מתעסקת; בפיתוח של פתרונות שמתייחסים לצרכים ולמגבלות של העולם האמיתי מתוך ראייה אסטרטגית ועתידית. לצד זאת, היא מקיימת חקירה מתמשכת של מגמות וחידושים כדי לצפות וללוות את המעברים מהשלבים הרעיוניים או הניסיוניים אל השלבים של היישום המסחרי.
איך ניתן לשלב חדשנות בחומרים באסטרטגיה עיצובית?
כדי לממש את מלוא הפוטנציאל של החומרים שאנחנו משתמשים בהם, חשוב להסתכל עליהם כחלק ממסגרת אסטרטגית. אלה השלבים המרכזיים:
חקירה וגילוי של חומרים: היכרות עם השוק, עם מגמות ורגולציה, חקירה מקצועית ולמידה ממקרי מבחן
תכנון מערכתי: לוודא שהחומרים מותאמים גם לעיצוב וגם לייצור, להפצה ולתום השימוש
אבי-טיפוס מהירים וניסויים: בדיקות מוקדמות של ההתנהגות בפועל כדי לגלות בעיות או הזדמנויות
בחינה סביבתית: להעריך השפעות הקשורות בחומרים לאורך כל שרשרת האספקה ומחזור החיים
עיצוב ממוקד משתמשים: להכיר בערך המוסף של החומרים; תחושה, נוחות, נחשקות, עמידות וכן תפעול ותחזוקה לאורך זמן
יישום של צעדים מהסוג הזה תורם לעיצוב של מוצרים, שירותים וסביבות שהם לא רק חדשניים אלא גם עמידים, מתחשבים בסביבה, ורלוונטיים לאורך זמן.
מה צופן העתיד לחומרים בעולמות העיצוב?
כפי שהזכרתי בהתחלה, הכיוון ברור: אנחנו נראה גידול משמעותי בבחירה והטמעה של חומרים חכמים וברי קיימא. זה לא יקרה בין-לילה, אבל מדובר בשתי מגמות משמעותיות.
בנוסף, חידושים בתחומים כמו ננו-טכנולוגיה, ביוטכנולוגיה ולא פחות חשוב, ייצור דיגיטלי ו-AI, ירחיבו את הסוגים והמגוון של החומרים הזמינים לשימושם של מעצבים, ואת אפשרויות השדרוג והעיצוב של החומרים עצמם. לצד כל אלה, קיימת גם מגמה משמעותית של חזרה ו"החייאה" (Revival) של חומרים וטכניקות חומריות מסורתיות, אשר מתקבלת ביטוי בעיקר בשווקי היוקרה והפנאי ומונעת על ידי יוצרים ארטיזנליים. החזרה הזאת מבוססת על מקומות בהם קיימת חשיבות גבוהה מאוד לאסתטיקה, ערך מוסף וסטוריטלינג, לצד ערכים סביבתיים וחברתיים מפותחים, מה שמגלמים חומרים וטכניקות מהסוג הזה.
מגמות בולטות נוספות:
ייצור ביולוגי (Biofabrication): יותר ויותר מעצבים פונים לשימוש בחומרים ביולוגיים ואף משתלבים במחקר העוסק בפיתוח חומרים מבוססי תאים או אורגניזמים ליצירת חומרי גלם מתכלים ומתחדשים.
חומרים חכמים ואדפטיביים: חומרים המגיבים לשינויים בתנאי הסביבה דוגמת טמפרטורה, אור, תנועה ממשיכים לעורר עניין רב בעולמות המחקר והפיתוח. קיימים ניצני הטמעה מסחריים, מחכים לפריצה.
עיצוב חומרים ו-CMF: חקירה עיצובית של חומרים בדרך ייחודית שמחברת בין ביצועים ומדדים טכניים ופונקציונליים, לבין הערך המוסף של חומרים, החל מאסתטיקה ותרבות ועד לתחושות טקטיליות.
התמקדות בייצור מקומי: ניכרת עלייה בשימוש בחומרי גלם מקומיים והקמת מערכי ייצור מקומיים. כמהלך אסטרטגי לחיזוק הכלכלה והחוסן המקומיים, לצד חיזוק האותנטיות של התוצר העיצובי.
לסיכום
חדשנות בחומרים הופכת את החומרים מברירת מחדל שמבוססת על זמינות או נוחות לשותפים מלאים בתהליך העיצוב. זוהי דרך שמאתגרת ומעודדת לחשוב אחרת, לפעול באחריות, לעצב מתוך כוונה. כאשר מבינים את הפוטנציאל המלא שקיים בחומרים ומשלבים אותם בצורה מושכלת בתהליכי העבודה, ניתן ליצור עתיד שבו העיצוב הוא לא רק יפה או יעיל – אלא גם מותאם לשוק, בר-קיימא, ומעורר השראה.
לצד הפתיחות הגבוהה לחדשנות שכבר קיימת בזירה הישראלית, נדרשת גם פתיחות לניסוי וטעייה ומוכנות להטמעה של גישה חדשה יחסית בנוף המקומי, שנותנת לחומרים מקום של כבוד בתוך תפיסת הייצור עצמה ומקובלת כבר ברחבי העולם. מהבחינה הזאת, מדובר בתקופה של צמיחה מרגשת שבה החיבורים הבין תחומיים הופכים ליותר ויותר נפוצים וכבר מוכחים כיצד הם יכולים לשנות לא רק מוצר כזה או אחר, אלא גם את הדרך שבה אנו פועלים וחושבים.
רוצים לגלות עוד על חדשנות בחומרים? מוזמנות ומוזמנים ליצור קשר ולקבל מידע על ההרצאות ועל שירותי הייעוץ והמחקר, וגם להירשם לניוזלטר לקבלת עידכונים תקופתיים על כל הנעשה בתחום.
