Meer doen met minder: Hoe AI-simulatie duurzaamheid stimuleert

Duurzaamheid zit verweven in alles wat we doen bij Schréder. Lang voordat het een modewoord werd, bouwden we al duurzame producten terwijl we rekening hielden met hulpbronnen: een goed ontwerp van openbare verlichting is nooit verspilde moeite geweest. In ons ontwerpproces denken we na over elke fase van de circulaire economie, wat onze klanten weer helpt om hun milieudoelstellingen te halen. Om meer te lezen over onze ESG-strategie, download hier ons Duurzaamheidsrapport 2023. En om meer te weten te komen over de grondstoffen die we gebruiken om onze armaturen te produceren, waaronder biopolymeren, lees hier de blog van mijn collega Marie-Laure Piedboeuf.
Ik ga uitleggen hoe duurzaamheid is ingebouwd in ons ontwerp- en testproces. Voordat ik Mechanical Architect Engineer bij Schréder werd, werkte ik in de lucht- en ruimtevaartindustrie. We gebruikten digital twins - een AI-gerelateerde technologie die een virtueel model van het product ontwikkelt - om simulaties uit te voeren hoe nieuwe ontwerpen bestand zijn tegen hitte, mechanische- en omgevingsbelasting. Deze simulaties zijn ook erg nuttig in de verlichtingsindustrie en kunnen helpen bij zowel duurzaamheid als op het gebied van levensduur.
Virtuele modellen, echte voordelen
Wanneer we een nieuw armatuur ontwikkelen voor de buitenverlichting - wegverlichting, stadsverlichting, sportverlichting, tunnelverlichting - maken we een digitale replica van zowel het armatuur als de omgeving waarin deze zal worden toegepast. Het idee achter simulatie is dat je een digitale versie hebt van het fysieke testproces. In plaats van een prototype te maken en het bloot te stellen aan fysieke tests in een gecontroleerde omgeving, maken we 3D-tekeningen die het gedrag nauwkeurig simuleren, zodat we het kunnen analyseren en het ontwerp kunnen optimaliseren.
Het belangrijkste is om er zeker van te zijn dat het armatuur volgens de vereiste normen zal presteren. Zal het de mechanische en thermische tests doorstaan? Tegelijkertijd brengt deze manier van testen meerdere duurzaamheidsvoordelen met zich mee. Ten eerste gebruiken we minder middelen in de ontwikkelingsfase. Het produceren van meerdere fysieke modellen kost tijd, geld en veel materiaal. Een “digital twin” bespaart op al deze factoren.
Vervolgens kunnen we, zodra we hebben vastgesteld dat het armatuur voldoet aan de veiligheids- en efficiëntiedoelen, deze optimaliseren voor duurzaamheid. Hoe minder kunststof en metaal we gebruiken, hoe lager de impact op het milieu in elke fase, van de winning van grondstoffen uit de aarde tot hergebruik of recycling. Armaturen worden op schaal gemaakt, dus elke gram telt. Het besparen van een paar gram materiaal bij het ontwerp leidt tot enorme kosten- en duurzaamheidsvoordelen tijdens het fabricageproces.
Mijn team en ik ontvangen de plannen voor de onderdelen die gebaseerd zijn op vuistregels. Op basis hiervan kunnen we de tests steeds opnieuw uitvoeren, de dikte van de onderdelen aanpassen, verschillende materialen uitproberen en kijken wat de beste keuze is vanuit het oogpunt van duurzaamheid. Dit gaat door ongeveer tien iteraties en het is een samenwerkingsproces: we maken een beoordeling, sturen het onderdeel terug naar de ontwerper, zij passen het aan, wij testen het opnieuw. Na ongeveer een maand is het ontwerp klaar voor productie. De eerste fysieke monsters worden getest zodra ze beschikbaar zijn.

Klassieke producten, nieuwe efficiëntie
We gebruiken digital twins nu ongeveer vier jaar; de technologie bestaat al iets langer dan dat, maar dat was het punt waarop het voor ons beschikbaar werd. Voorheen werden de initiële dikte en afmetingen gebaseerd op kennis, ervaring en gevoel van ingenieurs, waarbij de kans van over-engineered bestond, nu kan dat digitaal. Naast het ontwerpen van nieuwe producten, herzien en updaten we ook bestaande producten: in sommige gevallen is de winst vrij eenvoudig, omdat je uitgaat van iets dat eigenlijk te dik was.
Er vinden hierdoor veranderingen plaats in ons hele assortiment. We kijken niet alleen naar armaturen, maar ook naar componenten en verbeteren ook daar de duurzaamheid van onze ontwerpen. Klanten kiezen steeds vaker voor retrofitoplossingen, waarbij ze hun bestaande armaturen behouden maar de optische LED-unit upgraden om duurzamer te zijn. We hebben ervoor gezorgd dat deze units minder materialen gebruiken en minder wegen, waardoor ze duurzamer zijn.
Koolstof besparen vóór nalevingsprocedures
We moeten aan veel voorschriften voldoen, van fotometrie tot temperatuurclassificatie. De nieuwe EU-regelgeving over ontwerpen, de Ecodesign for Sustainable Products Regulation (ESPR), zal terecht van toepassing zijn op fabrikanten die producten in Europa verkopen. Regelgevers zullen vaak het fysieke model controleren dat we hebben gemaakt om te testen. Maar je wilt het in één keer goed doen - nalevingsprocedures zijn vaak kostbaar en tijdrovend. Problemen oplossen met het virtuele prototype in plaats van met het fysieke prototype bespaart dus tijd en geld.
Straatverlichting is misschien niet zo cool als luchtvaart, maar elke fabrikant moet werken aan duurzaamheid. De virtuele modelleringstechnieken die we hebben ontwikkeld, hebben geleid tot een aanzienlijke vermindering van het materiaalgebruik in het hele Schréder-assortiment. Dat betekent dat we niet alleen mooie armaturen maken, maar ook bijdragen aan een betere toekomst voor de hele planeet.
Over de schrijver
Gedreven door een diepe nieuwsgierigheid naar hoe dingen werken, studeerde Morgan Automobieltechnologie, Industriële Wetenschappen en Werktuigbouwkunde voordat hij zijn carrière begon in de luchtvaartindustrie, waar hij zich zeven jaar specialiseerde in structurele analyse en mechanisch ontwerp.
In 2019 trad hij in dienst bij Schréder als Mechanical Architect Engineer, waar hij zijn expertise op het gebied van simulatie en ontwerpoptimalisatie inzet om de efficiëntie en kosteneffectiviteit te verbeteren. Hij geeft leiding aan een team van experts dat ondersteuning biedt aan productontwikkelingsteams op het gebied van mechanische en thermische simulatie, om ervoor te zorgen dat de armaturen van Schréder voldoen aan de eisen op het gebied van prestaties, duurzaamheid en levensduur, waaronder een 4-sterrenclassificatie voor het Circle Light Label.
Kom in contact met Morgan op LinkedIn.