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Fallstudie

Smart Designs für IoT-Anwendungen - Zusammenarbeit in einer vernetzten Welt

Covestro und das Shenkar College of Engineering, Design and Art untersuchten, wie IoT-Anwendungen die nachhaltigen Entwicklungsziele der UN unterstützen können. Die Designstudenten wurden mit der Aufgabe betraut, Konzepte für zukünftige IoT-Geräte zu entwickeln, die auf Nachhaltigkeit, soziale Verantwortung und Circular Design ausgerichtet sind.
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Task

Verwendung technischer Kunststoffe für nachhaltigere IoT-Geräte

Obwohl technische Kunststoffe häufig für IoT-Gehäuse verwendet werden, wurde ihr volles Potenzial in Bezug auf CMF-Design, Antennen- und Elektronikintegration, Wärmemanagement und kreisförmiges Circular Design noch nicht vollständig ausgeschöpft.

Designstudenten des Shenkar College für Ingenieurwesen, Design und Kunst wurden mit der Aufgabe betraut, Konzepte für Anwendungen des Internets of Things (IoT) zu entwickeln, die das moderne Leben prägen und gleichzeitig einen positiven Beitrag zu den 17 Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen leisten.

Ein Team von Covestro-Experten unterstützte die Studierenden bei der Identifizierung von Designmöglichkeiten mit technischen Kunststoffen wie Makrolon®, Bayblend®, Makroblend®, Apec® und anderen innovativen Hightech-Materialien wie Maezio®, Makrofol® und Desmopan® -  die eine Vielzahl von Materialisierungen erstaunlicher IoT-Produkte ermöglichen.

Die Studenten stellten sich der Herausforderung, nachhaltige Designs für intelligentes Leben in vordefinierten Bereichen einer vernetzten Gesellschaft zu identifizieren. 

Es wurden neue Anwendungen für die nahe Zukunft (2023-2033) identifiziert, bei denen das Design einen Mehrwert für die zugehörigen IoT-Geräte bietet. Aus dieser Zusammenarbeit wurde eine Auswahl von 10 IoT-Designkonzepten getroffen. Jedes von ihnen bietet neue Nutzererfahrungen für intelligente Städte, intelligente Landwirtschaft, intelligente Logistik bzw. intelligente Gesundheitsfürsorge.

Challenge

Kombination von Materiallösungen für eine Kreislaufwirtschaft mit User Experience Design

Die Produktlebensdauer-Szenarien, die von den Designstudenten vorgestellt wurden, sollten sich auf die „Prinzipien der Kreislaufwirtschaft“ beziehen.

Die Herausforderung für die Designstudenten bestand darin, ein tieferes Verständnis für zirkuläre Produktszenarien zu entwickeln. So können Produkte von der Fertigstellung bis zum Ende ihres Lebenszyklus eine bestimmte Funktion erfüllen und in einem weiteren Lebenszyklus in einem anderen Verwendungszweck wiederverwendet werden und als Rohstoffquelle dienen.

Die Teams aus Studierenden identifizierten neue IoT-Anwendungen, die in den nächsten zehn Jahren relevant sein werden, um die Erreichung der Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen voranzutreiben und die Kreislaufwirtschaft in den Vordergrund zu stellen - alle unter Verwendung von Covestro-Materialien, einschließlich Makrolon®, Bayblend®, Apec® und anderen innovativen High-Tech-Materialien wie Maezio®, Makrofol® und Desmopan®.

Solutions

 IoT Design Konzepte

Die Studenten des Shenkar Colleges entwickelten zahlreiche Konzepte, die zur Erreichung von  vier UN Nachhaltigkeitszielen, nämlich UN, 2,3,9 und 11, „Kein Hunger“, „Gesundheit und Wohlergehen“, „Industrie, Innovation und Infrastruktur“, sowie „Nachhaltigkeit, Städte und Gemeinden“ beitragen sollen. Die entstandenen Designs werden nachfolgend im Detail vorgestellt.

IOT Design Konzepte

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    Interaktiver Gehstock, der Alt und Jung miteinander verbindet

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    Intelligenter Tablettenspender mit akustischen und visuellen Warnhinweisen und Smartphone-Verbindung

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    Intelligenter Erntehelfer (© Roey Ben-Yehuda und Covestro AG)

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    Intelligenter Behälter für geerntete Lebensmittel (©Shoval Berenshtein und Covestro AG)

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    Intelligenter Frischedetektor für Lebensmittel (©Maya Peled und Covestro AG)

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    Intelligenter Innengarten (©Jessica Azizeh und Covestro AG)

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    Kreislaufwirtschaftsfreundliche Mülleimer (©Yarden Ishak und Covestro AG)

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    Vogelbeobachtungsstationen (©Alma Itan und Covestro AG)

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    Wartebereich öffentlicher Verkehrsmittel (©Shani Chabra und Covestro AG)

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    Elektrizitätserzeugendes Karussell (©Elya Tal und Covestro AG)

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Interaktiver Gehstock, der Alt und Jung miteinander verbindet

Ein Mangel an Beziehungen zu anderen Menschen kann dazu führen, dass sich Senioren einsam und isoliert fühlen. Was wäre, wenn ein intelligentes Produkt helfen könnte? Der intelligente interaktive Gehstock hilft bei der Mobilität, überwacht gleichzeitig die Vitalparameter und ermöglicht den Austausch zwischen den Generationen.

Intelligenter Tablettenspender mit akustischen und visuellen Warnhinweisen und Smartphone-Verbindung

Die Einnahme von Medikamenten ist häufig ein Problem für ältere Menschen. Dieser automatisierte elektronische Tablettenspender schafft hier Abhilfe. Er ist mit der Apotheke oder der Arztpraxis des Patienten verbunden und gibt nur das aus, was zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt wird. Außerdem kann er schädliche Wechselwirkungen zwischen Medikamenten erkennen und so für zusätzliche Sicherheit sorgen.

Intelligenter Erntehelfer: Roboter ermittelt optimalen Erntezeitpunkt

Dank des Schutzes und der Witterungsbeständigkeit von Polycarbonaten hält dieser fleißige Ernteroboter Sonne und Wasser auf dem Feld problemlos stand. Er versorgt die Landwirte mit Erntevorhersagen, so dass sie leicht feststellen können, wann die Pflanzen reif für die Ernte sind oder wann der beste Zeitpunkt für die Bewässerung des Feldes ist.

Intelligenter modularer, temperaturgesteuerter Behälter für geerntete Lebensmittel

Sobald die Lebensmittel geerntet sind, können sie in diesen modularen Behälter gelegt werden, wo sie gekühlt werden (dank einer effizienten Polyurethan-Isolierung) und zum nächsten Supermarkt transportiert werden. Dieses leichte Logistikprodukt ist mit GPS, einem Feuchtigkeitssensor sowie Sensoren zur Erfassung von Inhalt und Gewicht ausgestattet.

Intelligenter Frischedetektor für Lebensmittel mit Infrarotspektroskopie und Just Walk Out-Technologie

Füllen Sie diese Einheit mit Gemüse oder Obst; die versteckten Sensoren erkennen den Frischegrad und die Beleuchtung zeigt den Reifegrad an. Die Erkennung des Reifegrads von Obst und Gemüse könnte einen entscheidenden Beitrag zur Verringerung der Lebensmittelverschwendung leisten - zum Vorteil von Lebensmittelherstellern, Lebensmittelgeschäften und Verbrauchern.

Lassen Sie Ihren grünen Daumen wachsen: Intelligenter Innengarten produziert hydroponische Produkte zu Hause

Stellen Sie sich vor, Sie könnten das ganze Jahr über Gemüse in Ihrem Haus anbauen und die Köstlichkeiten vom Bauernhof direkt auf Ihrem Tisch genießen. Dieser modulare, intelligente Innengarten nutzt Wachstumslampen, Sensoren, WiFi-fähige App-Steuerungen und ein hydroponisches Tropfsystem, um Nährlösungen an die Wurzeln der Pflanzen zu liefern.

Ein kreislaufwirtschaftsfreundlicher Mülleimer, der den Müll zur Wiederverwendung sortiert

Dieser Recycling-Mülleimer sortiert Materialien in Monostoffströme zur Wiederverwendung und trägt so zu einer Kreislaufwirtschaft bei. Es werden Materialien identifiziert, aus denen neue Dinge hergestellt werden können - z. B. Glas für neue Flaschen, Papier für Recyclingpapier, Kunststoffe für PCR-Rezyklate, Bioabfälle für Komposterde und Speiseöle als Rohstoffe für Kunststoffe.

Vogelbeobachtungsstationen mit integrierten Kameras

Mit einer Bildverarbeitungstechnologie, die Fotos oder Videos aufnimmt, könnte diese Station den Universitäten oder Naturschutzorganisationen dabei helfen, Vögel per Smartphone-App zu zählen und zu identifizieren. Für einsame Menschen kann es eine reizvolle Interaktion mit Stadttieren und Schnappschüsse bieten, die sie mit ihren Lieben teilen können.

Innovativer Wartebereich für Verkehrsmittel mit einem Hauch von frischer Luft

Die Umweltverschmutzung ist ein echtes Problem für alle, die öffentliche Verkehrsmittel in städtischen Umgebungen benutzen. Diese intelligente Atemstation verwandelt Wartebereiche, in denen die Belastung im Allgemeinen am größten ist, in eine Atempause. Aktivkohle- und HEPA-Filter reinigen die Luft, Konnektivitätsfunktionen überwachen Verschmutzung und Luftqualität.

Ein stromerzeugendes Karussell, das Wissenschaft und Spiel für Kinder verbindet

Dieses einzigartige Bildungsprojekt soll Kindern den Wert der von ihnen erzeugten Energie vermitteln. Das bunte Karussellspiel weckt bereits bei Kindern das Interesse an Naturwissenschaften und Umweltschutz. Es lehrt, wie Materialien, Bewegungen und Elektrizität zusammenhängen und belohnt Teamarbeit.

"Immer mehr Anwendungen sind vernetzt, und die Ausstattung mit Sensoren eröffnet unzählige Möglichkeiten. Die IoT-Designstudie basiert auf der Idee, Kreislaufwirtschaft, Nützlichkeit und Benutzerfreundlichkeit von Anfang an in die Produktentwicklung einzubeziehen. In der Zusammenarbeit mit Shenkar wurden vielversprechende neue Designkonzepte entwickelt, die Inspiration für die nächste Generation von IoT-Anwendungen bieten. Covestro unterstützt Gerätehersteller bei der Materialauswahl Innovation, Kreislaufwirtschaft und CMF-Design."

Dr. Niklas Meine

Marketing Electrical & Electronics EMEA, Covestro Deutschland AG

 

 

2. UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung:

Kein Hunger

Die Studierenden des Shenkar Colleges entwickelten zahlreiche Konzepte, die zur Erreichung des 2. Ziels für nachhaltige Entwicklung beitragen, darunter der intelligente Behälter für geerntete Lebensmittel, der intelligente Frischedetektor für Lebensmittel und der intelligente Ernteroboter. Covestro bekämpft außerdem den Hunger, indem es Kleinbauern und andere Akteure in der Kühlkette mit umweltfreundlichen, solarbetriebenen Kühlsystemen aus Polyurethan ausstattet. Diese Kühllager schaffen optimale Bedingungen für die Lagerung von frischer Ernte und reduzieren letztlich den Verlust von essbaren Lebensmitteln.

3. UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung:

Gesundheit und Wohlergehen

Viele der von den Studierenden von Shenkar erarbeiteten Konzepte orientieren sich am 3. Ziel für nachhaltige Entwicklung. Der interaktive Gehstock, der intelligente Tablettenspender, die Vogelbeobachtungsstation, der Wartebereich für Verkehrsmittel und der intelligente Innengarten unterstützen Gesundheit und Wohlbefinden. Wenn sie in Produktion gehen, würden sie sich in die Reihe der Covestro-Produkte einreihen, die täglich in lebensrettenden medizinischen Technologien eingesetzt werden. Unsere spezialisierten Thermoplaste, Folien, thermoplastischen Polyurethane, Rohstoffe für Klebstoffe, Schaumstoffe und mehr werden zur Herstellung von Ausrüstungskomponenten im gesamten medizinischen Sektor verwendet.

9. UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung:

Industrie, Innovation und Infrastruktur

Das Shenkar-Projekt steht im Einklang mit dem 9. Ziel für nachhaltige Entwicklung und zeigt das kontinuierliche Engagement von Covestro für Innovationen, die die Welt zum Besseren verändern.

Unsere Materialinnovationen haben zur nachhaltigen Entwicklung unzähliger Produkte und Technologien des täglichen Lebens geführt. Bei der Entwicklung von Gehäusen für vernetzte Geräte und smarter Elektronik verfügen wir beispielsweise über ein breites Portfolio an Polycarbonaten mit nachwachsenden Rohstoffen und auch Materialien mit Recyclinganteilen - so ersetzen wir fossile Ressourcen und reduzieren den CO₂ -Fußabdruck der Produkte.

11. UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung:

Nachhaltige Städte und Gemeinden

Der Fokus von Covestro auf das 11. Ziel für nachhaltige Entwicklung zeigt sich in den Lösungen, die wir entwickeln, um ein sicheres, klimafreundliches Leben in Städten zu ermöglichen. Wir entwickeln Modelle für bezahlbaren Wohnraum und führen konkrete Projekte vor Ort durch. Außerdem entwickeln wir klimafreundliche Automobillösungen, die den Verkehr sicherer machen und zur Klimaneutralität des Mobilitätssektors beitragen. Mehrere der Konzepte der Studierenden von Shenkar würden zu diesem Ziel beitragen, darunter der Wartebereich für Verkehrsmittel, der die Menschen vor Umweltverschmutzung schützt, das stromerzeugende Karussell für Kinder und der Mülleimer, der Müll zur Wiederverwendung sortiert.

 

 

"Unser Ziel war es, einfache, präzise menschliche Erfahrungen zu schaffen, die das tägliche Leben verbessern. Dies haben wir erreicht, indem wir uns die Technologie und die Vision von Covestro zunutze gemacht haben, um das, was früher ein fragmentiertes menschliches Verhalten war, nahtlos zu machen. Ich freue mich darauf zu sehen, welche Unternehmen unsere Ideen in künftige Produkte einfließen lassen."

Elad Kashi

CEO at FIT R&D and lecturer at Shenkar College of Engineering, Design and Art, Shenkar College of Engineering, Design and Art

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