Da sottoprodotto a materiale di progetto: lavorare la spelaia nella produzione di una nuova carta

Il lavoro è cominciato come una tesi di laurea.

Da allora ha attraversato tutta via Ignazio Persico: la carta è nata a Spazio Chirale ed è poi arrivata alle macchine di Punto e Tratto Chirale.

Yuang Yu ha discusso la sua tesi magistrale in Product and Service Design alla Sapienza Università di Roma, Designing with Silk Waste — A Sustainable Packaging Exploration. La ricerca indagava la possibilità di trasformare uno scarto della filiera serica in un materiale per il packaging.

Lo scarto in questione è la spelaia: la fibra corta, morbida e irregolare che resta ai margini della lavorazione della seta.

La spelaia utilizzata nelle prove è fornita da Nido di Seta, cooperativa agricola di San Floro, in provincia di Catanzaro. La cooperativa nasce nel 2014, quando Miriam Pugliese, Domenico Vivino e Giovanna Bagnato riprendono dal Comune un gelseto abbandonato e la gestione del Museo della seta. Oggi segue l’intera filiera, dalla coltivazione del gelso alla trattura e alla tessitura, con certificazione biologica e tinture naturali.

La tesi si è chiusa. La ricerca no.

Fra una tesi discussa e un materiale che un’impresa può mettere in produzione c’è una distanza. Questo articolo racconta come la stiamo percorrendo.

Un tirocinio come laboratorio di tesi

Da qualche anno la Sapienza mi affida il modulo Waste-Materials Manufacturing, all’interno del Sustainability Design Studio del secondo anno della magistrale in Product and Service Design. Il modulo è costruito sulla sperimentazione diretta: gli studenti producono un biomateriale a partire dai processi sviluppati nei nostri laboratori, ne testano alcune proprietà e ne studiano le caratteristiche.

Yuang Yu è arrivata da quelle lezioni.

Alla fine del corso selezioniamo alcuni studenti interessati ad approfondire il lavoro attraverso un tirocinio da Chirale.

Yuang Yu ha lavorato così su macchine di classe industriale in un contesto produttivo, affiancata dai tecnici che utilizzano quotidianamente quelle stesse macchine per lavori su commessa. In quel contesto la ricerca si misura fin dall’inizio con i criteri della produzione: producibilità, costi, tecnologie disponibili, ripetibilità del risultato.

È lo stesso principio del nostro Test Before Invest, anticipato a una fase in cui il progetto non appartiene ancora a nessuna impresa.

Prima del processo viene il materiale

Quando abbiamo cominciato, il problema non era capire come lavorare la carta.

La carta non c’era ancora.

Il lavoro di formulazione si è svolto fra Spazio e Tratto Chirale. Nello Spazio Chirale studiamo materiali sostenibili e mettiamo a punto nuove formulazioni, a partire da matrici naturali e da sottoprodotti di altre filiere.

Nella prima fase la ricerca ha esplorato più famiglie di materiali, tenute insieme dall’alginato: un film, un materiale simile a un tessuto e una prima carta. In tutto dieci formulazioni differenti.

Oggi lavoriamo sulla carta, formata con la tecnica tradizionale a telaio a partire da fibra di cellulosa e spelaia.

L’obiettivo non era ottenere qualcosa che somigliasse alla carta, ma rendere una fibra corta e irregolare sufficientemente coesa da poter essere manipolata e lavorata, mettendo a punto un processo capace di restituire risultati ripetibili.

Non un foglio identico al precedente: la spelaia cambia sempre un poco, e ogni foglio esce diverso dagli altri. Quello che rendiamo ripetibile non è un prodotto standardizzato, ma un processo capace di restituire risultati simili, non identici.

Il risultato è la carta che usiamo oggi: uno spessore compreso fra 0,6 e 0,8 mm, superficie non trattata, fibre in vista.

A quel punto il problema è cambiato. Un materiale interessante e un materiale lavorabile sono due cose diverse, e solo la seconda porta a un prodotto.

Punto Chirale: stampare una superficie che non è industriale

Le prove di stampa UV diretta si sono svolte a Punto Chirale, il laboratorio dedicato alle tecnologie di fabbricazione di classe industriale e da cui escono i lavori su commessa. La macchina è un plotter planare di grande dimensione.

La nostra carta non ha la regolarità di un supporto industriale: presenta fibre affioranti, variazioni locali di densità e differenze di spessore misurabili sullo stesso foglio. Sono proprio queste caratteristiche a darle identità e, allo stesso tempo, a rendere la stampa non banale.

Durante la ricerca universitaria un primo test aveva mostrato che un trattamento superficiale rendeva il foglio più uniforme e migliorava la resa. In questa fase abbiamo scelto la strada opposta: adattare il processo digitale al materiale e lasciare la superficie com’è. Uniformarla avrebbe eliminato proprio le caratteristiche che ci interessano.

Il problema è emerso già nelle prime prove. Lo stesso file che su un supporto industriale restituiva dettagli nitidi, sulla nostra carta perdeva definizione sui segni più sottili.

Non dipendeva dal file. La variazione locale di spessore modifica la distanza fra superficie e testine: bastano frazioni di millimetro perché la goccia raggiunga il supporto fuori fuoco, con un’impronta più larga. I tratti sottili perdono risoluzione e i negativi più stretti si chiudono.

La soluzione non è arrivata da una singola impostazione, ma dal controllo simultaneo di quattro variabili: planarità del foglio, posizionamento sul piano aspirato, distanza di stampa e preparazione delle immagini. Sono state necessarie diverse sessioni di prova per definire una finestra di processo sufficientemente stabile.

Il colore si decide prima del RIP

Anche la gestione cromatica ha richiesto un ciclo di prove dedicato.

Il Raster Image Processor che utilizziamo è Roland VersaWorks, lo stesso ambiente con cui nei nostri laboratori controlliamo i processi di stampa su materiali non convenzionali. Non è terreno nuovo: in un precedente Test Before Invest dedicato al restauro delle vetrate artistiche con Studio Silice avevamo costruito in VersaWorks un intero processo colore per stampare su vetro, valutando la resa in trasparenza e in luce riflessa.

Con la spelaia il problema è diverso e si risolve prima del RIP, durante la preparazione dei file. Siamo intervenuti sulle separazioni cromatiche: i neutri sono stati mantenuti sul solo nero e abbiamo limitato le contaminazioni nelle aree di colore.

Nel RIP abbiamo poi lavorato sulla conservazione dei primari e sulla gestione del profilo, evitando che l’elaborazione reintroducesse componenti cromatiche non previste.

Sembra un dettaglio da tecnici. Su una grafica fatta di segni sottili non lo è: una punta di magenta lungo il bordo di una linea nera, su un foglio color avorio, si legge a occhio nudo come un alone.

Tratto Chirale: incidere e tagliare un materiale sensibile al calore

Il secondo processo è, almeno in apparenza, il più semplice.

Le prove di incisione e taglio si sono svolte a Tratto Chirale, su un sistema laser CO₂ da cento watt.

Il sistema dispone di una potenza molto superiore a quella necessaria per incidere o tagliare un foglio così sottile: la difficoltà consiste quindi nel dosare con precisione l’energia trasferita a un materiale fibroso, disomogeneo e sensibile al calore. Una regolazione troppo aggressiva non produce un taglio più profondo: allarga il solco, annerisce il bordo, altera le fibre circostanti e cancella i dettagli più piccoli.

La potenza nominale, qui, dice pochissimo. Quello che abbiamo caratterizzato è la relazione fra potenza effettivamente trasferita, velocità, numero di passaggi, geometria del disegno e risposta del materiale — con finestre di processo distinte per l’incisione e per il taglio, perché sono due problemi diversi.

Il risultato utile non è un numero. È che una CO₂ da cento watt può lavorare un materiale delicatissimo, a condizione che il processo venga caratterizzato sul materiale reale invece che sulle impostazioni predefinite. È la differenza fra possedere una tecnologia e saperla usare, ed è la parte del nostro lavoro che non si vede nel prodotto finito.

Dalla caratterizzazione all’applicazione

Entro la primavera presenteremo insieme a Nido di Seta i campioni ottenuti ad alcune aziende con cui valutiamo possibili applicazioni del materiale.

Stiamo costruendo una piccola libreria di lavorazioni — superfici stampate in UV, incisioni e tagli laser, diversi livelli di personalizzazione — ognuna con la finestra di processo che la rende ripetibile su una produzione reale. Ed è così che uno scarto della filiera della seta smette progressivamente di essere una materia da recuperare e diventa un materiale da progettare.