قصة نجاح أحد العملاء
علم الريولوجيا والابتكار والتعاون الإقليمي: دفع عجلة مستقبل البلاستيك الحيوي والمواد المعاد تدويرها
كيف يمكن للبحث العلمي والتعليم والصناعة وأعمال توصيف المواد المتقدمة أن تتعاون معًا لتسريع تطوير بوليمرات أكثر استدامة؟ في منطقة أوفيرني-رون-ألب الفرنسية، تعاونت شركة Green Business and Consulting مع مدرسة جان زاي الفنية الثانوية ومعهد Clermont Auvergne INP و NETZSCH لإنشاء منصة تعاونية تركز على البلاستيك الحيوي والمواد المعاد تدويرها ومعالجة البلاستيك. وتقع الريولوجيا في صميم هذا التعاون – حيث تربط بين الفهم الأساسي للمواد وظروف المعالجة الصناعية الفعلية.
في قصة نجاح العميل هذه، يشرح لوران ماساكرييه، رئيس شركة «جرين بيزنس آند كونسلتينج»، كيف تساهم الخبرات المتكاملة وتقنيات قياس اللزوجة الدورانية والشعيرية المتطورة في دعم تطوير الجيل القادم من البوليمرات المستدامة.
“بفضل جهاز قياس اللزوجة الشعري المتطور RH7 من شركة NETZSCH ، أصبح بإمكاننا توليد بيانات ريولوجية دقيقة لبرامج المحاكاة ودعم تطوير القوالب لدراسة عملية حقن البوليمرات الحيوية في ظل ظروف المعالجة الفعلية، مما يساعد على توقع التحديات الصناعية والوقاية منها.”
التصدي لتحديات الاستدامة من خلال علم المواد
في ظل المشهد الصناعي والتنظيمي سريع التطور، أصبح الفهم العميق لمواد البوليمر محركًا رئيسيًّا للابتكار. وفي الوقت الذي تسعى فيه الصناعات جاهدةً لتحقيق أهداف طموحة في مجالات الاستدامة والاقتصاد الدائري والأداء، تلعب عمليات توصيف المواد المتقدمة دورًا استراتيجيًّا متزايد الأهمية.
وانطلاقًا من هذا الهدف، أطلقت شركة Green Business and Consulting Company،، وهي شركة متخصصة في تطوير الحلول الصديقة للبيئة، بما في ذلك المواد الحيوية والبلاستيك الحيوي (ذو الأساس الحيوي و/أو القابل للتحلل)، بالإضافة إلى البلاستيك المعاد تدويره، تعاونًا تقنيًّا وعلميًّا فريدًا من نوعه في منطقة أوفيرني-رون-ألب في فرنسا.
تجمع هذه المبادرة بين أربعة شركاء تشكل خبراتهم المتكاملة نظامًا بيئيًّا قويًّا للابتكار:
- شركة Green Business and Consulting Company، المتخصصة في البلاستيك الحيوي وتطويره، والتي تتمتع بخبرة قوية في التصميم البيئي وتقييم دورة الحياة (LCA)
- مدرسة «جان زاي» الثانوية التقنية (في تيير)، وهي مركز متميز معترف به في مجال تعليم معالجة البلاستيك والتدريب التقني؛
- معهد كليرمون أوفيرني الوطني للهندسة (INP)، وهو معهد هندسي رائد يجمع بين الأبحاث ذات المستوى العالمي ونقل الابتكارات الصناعية؛
- NETZSCH، وهي شركة رائدة عالمياً في مجال تقنيات الاختبارات الريولوجية المتقدمة.
توحدهم خبرة مشتركة: علم الريولوجيا
تكمن في صميم هذا التعاون علم الريولوجيا، وهو العلم الذي يدرس تدفق المواد وتشوهها. ويُعد علم الريولوجيا حلقة الوصل الأساسية بين البحث الأكاديمي والتطبيق الصناعي، حيث يوفر رؤى مهمة حول سلوك أنظمة البوليمرات المعقدة.
وتكتسب هذه الخبرة أهمية خاصة بالنسبة للمواد الناشئة مثل البلاستيك الحيوي والبوليمرات المعاد تدويرها، حيث يمكن أن تختلف خصائصها الفيزيائية والكيميائية بشكل كبير اعتمادًا على التركيب والبنية المجهرية وظروف المعالجة.
وتزداد أهمية التوصيف المتقدم أكثر بسبب المتطلبات المرتقبة للائحة الاتحاد الأوروبي بشأن التغليف ونفايات التغليف (PPWR)، التي دخلت حيز التنفيذ في أغسطس 2026، والتي فرضت التزامات أكثر صرامة فيما يتعلق باستخدام المواد المعاد تدويرها والمستدامة في التغليف خلال السنوات القادمة.
ولمواجهة هذه التحديات، جمع الشركاء قواهم في مجالات التعليم والبحث والابتكار في المواد وعلم القياس، مما أدى إلى إنشاء منصة تعاونية قادرة على تسريع تطوير الجيل القادم من البوليمرات المستدامة.
الأجهزة المتطورة: تعزيز المعرفة والأداء
NETZSCH جهاز قياس اللزوجة الدوراني Kinexus Prime Pro+
يتم الاستفادة من الخبرة العلمية في مجال قياس اللزوجة الدورانية، التي يقودها فريق البحث التابع لمجموعة GePEB في معهد باسكال، من خلال منصة نقل التكنولوجيا Gen’Mat في بوليتيك كليرمون (Clermont Auvergne INP)، التي يديرها فابريس أودونيت. وقد تم اقتناء هذه الأجهزة من خلال برنامج التمويل AMI CMA «أكاديمية التنقل» لدعم التعليم الهندسي، وتُستخدم في التحليل المتقدم لخصائص المواد، مما يخدم كلاً من تعليم طلاب الهندسة في CA INP والبحوث الأكاديمية.
يُعد مقياس اللزوجة الدوراني Kinexus Prime Pro+ من شركةNETZSCH ، المزود بفرن HTC Prime، أداة توفر رؤى أساسية حول بنية المواد وسلوكها في ظروف القص المنخفض. ويتيح هذا النظام القياس الدقيق للخصائص الحاسمة مثل:
- اللزوجة الديناميكية؛
- معاملات اللزوجة المرنة؛
- التحولات الفيزيائية بما في ذلك سلوك التدفق والمرونة.
وباعتباره أداة راسخة للتحليل الريولوجي، فإنه يدعم فهم وتطوير تركيبات البوليمرات المتقدمة (انظر الشكل 1 حول الخصائص مع التقدم في العمر).
NETZSCH مقياس اللزوجة الشعري Rosand RH7: قفزة تكنولوجية كبرى
يمثل اقتناء مقياس اللزوجة الشعري Rosand RH7 من شركة NETZSCH (انظر الشكل 2)، بدعم تقني من Frédéric Fraisse، خطوة مهمة نحو محاكاة ظروف المعالجة الصناعية الفعلية مثل البثق والقولبة بالحقن.
تتيح هذه الأداة تحديد خصائص حالة الانصهار الرئيسية، بما في ذلك:
- اللزوجة القصية والتمددية في ظروف الضغط العالي؛
- السلوك المرن وخصائص التدفق عبر نطاق واسع من معدلات القص (انظر الشكل 3)؛
- خصائص pVT (الضغط-الحجم-درجة الحرارة)، الضرورية لنمذجة انضغاطية المواد وتمددها الحراري.
توفر هذه القياسات بيانات عالية الدقة لمحاكاة العمليات وتصميم الأدوات وتصنيع الأجزاء، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين جودة المنتج وتقليل وقت التطوير.
“إن دمج جهازي «Kinexus Prime Pro+» و«Rosand RH7» ضمن منصة «Gen'Mat» يربط بين أبحاثنا الأساسية في معهد باسكال (GePEB) والتطبيقات الصناعية. ويتيح ذلك لطلاب الهندسة في «بوليتك كليرمون» وشركائنا الصناعيين الوصول إلى تقنيات توصيف متطورة، وهو أمر ضروري لدفع عجلة التحول نحو البوليمرات المستدامة.”
تقنيات تكميلية توفر فهمًا شاملاً للمواد
يوفر الجمع بين قياس اللزوجة الدورانية والقياس الكابيلاري قدرة تحليلية واسعة ومتكاملة.
يُعدقياس اللزوجة الدوراني مفيدًا بشكل خاص لدراسة استجابة المواد في ظل معدلات تشوه منخفضة ولتحديد الخصائص اللزجة المرنة.
وعلى النقيض من ذلك، يوفرقياس الريولوجيا الشعيرية معلومات حاسمة في ظل الظروف الصعبة التي تُواجه أثناء المعالجة الصناعية، حيث تتعرض المواد لمعدلات قص عالية ودرجات حرارة مرتفعة.
وتتيح هذه التقنيات مجتمعةً توصيفًا ريولوجيًا شاملاً من خلال ربط الخصائص الأساسية للمواد مثل اللزوجة والمرونة والتحولات من الحالة الصلبة إلى السائلة بمعلمات العملية الرئيسية بما في ذلك الضغط ودرجة الحرارة والحجم وسرعة التدفق.
بالنسبة للمواد المعقدة مثل البوليمرات الحيوية والمخاليط المعاد تدويرها، التي يمكن أن تختلف خصائصها بشكل كبير، يوفر هذا النهج المتكامل ميزة علمية كبيرة. فهو يسهل تحسين التركيبات، ويحسن قابلية التنبؤ بالعملية، ويدعم النقل الناجح للابتكارات من مرحلة التطوير المختبري إلى الإنتاج الصناعي على نطاق large.
بناء المهارات وتعزيز نقل المعرفة
يُعد التبادل المتبادل للخبرات أحد الركائز الأساسية لهذه الشراكة.
يقدم موقعNETZSCH تدريبًا عمليًّا متقدمًا لأعضاء هيئة التدريس والباحثين من كل من معهد باسكال (Institut Pascal) ومعهد كليرمون أوفيرني للعلوم والتكنولوجيا (Clermont Auvergne INP)، بالإضافة إلى الفرق الفنية التابعة لشركة Green Business and Consulting Company. ويعد تطوير هذه الكفاءات أمرًا ضروريًا للاستفادة الكاملة من القوة التحليلية لجهاز Rosand RH7 وتوليد بيانات عالية الجودة لتطوير الأجيال المستقبلية من البوليمرات المستدامة.
وفي الوقت نفسه، قدمت مدرسة جان زاي الثانوية التقنية، بقيادة ديفيد بونيت، مساهمة مهمة من خلال برامجها الخاصة بمعالجة البلاستيك ومرافقها التقنية، لا سيما في إطار برنامج EuroPlastics & Composites BTS.
وقد صممت المدرسة وصنعت قالب تدفق حلزوني (انظر الشكل 4)، والذي سيتم تركيبه على آلة حقن بالقالب كهربائية من طراز ENGEL سعة 60 طنًا. وستُمكّن هذه الأداة التعليمية والعلمية الطلاب والباحثين من تصور العلاقة المباشرة بين ريولوجيا المواد وأداء المعالجة الصناعية.
ويعزز دمجها في ورش العمل العملية الصلة بين التعلم الأكاديمي والواقع الصناعي، مع تشجيع الفنيين المستقبليين على الانخراط في مجال المواد المستدامة والابتكار التكنولوجي.
نموذج للتميز الإقليمي
ويُجسِّد هذا التعاون بشكل مثالي نموذجًا شاملاً للابتكار يمتد عبر سلسلة القيمة بأكملها، بدءًا من البحوث الأساسية وصولاً إلى التطبيق الصناعي، مدعومًا بتعليم تقني رفيع المستوى.
من خلال المواءمة بين القدرات البحثية لمع هد كليرمون أوفيرني الوطني للهندسة (INP)، والخبرة التعليمية للمدرسة الثانوية التقنية «جان زاي»، والتقنيات المتطورة لـ NETZSCH، واستراتيجية الابتكار الموجهة نحو السوق التي تتبناها شركة Green Business and Consulting، فإن منطقة أوفيرني-رون-ألب تثبت مكانتها كمرجع للتعاون الإقليمي الناجح.
ويعمل هؤلاء الشركاء معًا على المساهمة في تشكيل مستقبل معالجة البلاستيك: مستقبل أكثر دائرية، وأكثر تقنية، وأكثر استدامة.
شكرًا لكم على هذا التعاون الناجح
نود أن نتقدم بخالص الشكر إلى لوران ماساكرييه، من شركة «Green Business and Consulting»، وفابريس أودونيت، من مجموعة أبحاث GePEB التابعة لمعهد باسكال ومنصة Gen’Mat (بوليتيك كليرمون، معهد كليرمون أوفيرني الوطني للهندسة)، وديفيد بونيه، من المدرسة الثانوية التقنية جان زاي، وكذلك جميع المشاركين في هذا التعاون على ثقتهم وخبرتهم والتزامهم.
ويسعدنا أن نكون جزءًا من هذه الشراكة الإقليمية القوية، ونتطلع إلى رؤية كيف ستستمر الخبرات المشتركة في مجالات علم الريولوجيا، وتطوير المواد، والبحث، والتعليم في المساهمة في تطوير حلول بوليمرية أكثر استدامة.