設計の持続可能性の理解

持続可能な設計は、製造、使用、およびイベントの処理またはリサイクルを通じて、原材料抽出から、ライフサイクル全体にわたって製品全体の環境、社会的、および経済影響を評価します。 固体モデリングとコンピュータ支援設計(CAD)のために、これは、ジオメトリ、材料、およびアセンブリロジックに直接環境基準を統合する必要があります。 本当に持続可能なソリッドモデルは、リソース消費を最小限に抑え、有毒排出量を削減し、再使用および再構築などの循環経済原則を有効にし、段階的な要件を早期に導入することを可能にし、段階的な要件とプロセスを持続可能に変化させることにより、段階的なプロセスを持続可能にすることができます。

ソリッドモデリングのための重要なサステナビリティ基準

素材選定

体温が低いエネルギー、高いリサイクルされた内容、および完全な再生利用できる材料を選ぶことは基礎的です。固体模倣ソフトウェアは、地球温暖化の可能性(GWP)、オゾン枯渇の可能性および水使用法のような環境特性を含んでいる材料の図書館を提供します。デザイナーは再生可能材料(例えば、生物ベースのプラスチック)を優先し、REACHやRoHSなどの規制によって制限される有害物質を避けます。[Material Explorer[FLT]を]を使用して、または、耐久性のある材料を制限するオプションを足りないで選択してください。

製造・組立設計(DFMA)

DFMA の技術は部品の数を減らし、アセンブリを簡素化し、材料廃棄物を最小限に抑えます。 羽根部品は、製造および輸送で使用されるより少ないエネルギーを意味し、単純化されたアセンブリは、労働および工具細工のコストを削減します。 固体モデリングでは、これは、一般的な製造プロセス(射出成形、鋳造、押出)のために最適化され、スクラップを減らす機能の設計に翻訳します。 例えば、不要な肋骨や上を取り除くことは、構造的な完全性を維持しながら、材料消費を大幅に削減することができます。

分解・再生性の設計

容易に分解できる製品により、修理、再研磨、および材料の回復が容易になります。ソリッドモデリングは、スナップフィットジョイント、標準化されたファスナー、および、非破壊的な分離を終生させるモジュラーコンポーネントレイアウトを組み込むことができます。 接着剤などの永久的な結合方法を避け、リサイクルを妨げるようにオーバーモールドします。 ] 拡張されたビューとアセンブリ] シミュレーションは、各法的要件を満たしていない場合にのみ対応します[FLT:] および [FLT:] は、各法的要件を満たすことができます。 [FLT:] は、各法的要件を満たすことができます。

軽量化とトポロジーの最適化

軽量化は、輸送と使用中に材料の使用とエネルギー消費量を削減します(特に自動車および航空宇宙にとって重要な)。 近代的なCADツールのトポロジー最適化アルゴリズムは、必要な場所でのみ材料を使用する構造を生成し、多くの場合、手動で設計不可能な有機的外観形状を作り出します。 結果は、機能的要件を維持しながら、重量の30〜50%削減することができます。 最適化後、デザイナーは、部品を交換し、安全を確保するためにストレスをシミュレートすることができます。 このプロセスは、ジオメトリモデリングへの持続性メトリックを直接結びつけます。

サプライチェーンと終生の検討

持続可能性は、モデル自体を超えて拡張します。 デザイナーは、材料の地理的調達を検討する必要があります(輸送排出量を最小限に抑える)、パッケージ設計(リサイクル段ボールの削減量と使用)、および終末期のシナリオ(例えば、堆肥性対機械的リサイクル)。 ソリッドモデリングは、製品がどのようにソートされ、リサイクル施設で粉砕されるかをシミュレートすることができます。 禁忌の金属やスナッグが収量を改善するために再加工することができる大きなコンポーネントなどの機能。

持続可能な設計ワークフローに統合

ゴールとメトリックの定義

定量的持続可能性目標を設定することにより、プロジェクトごとに開始します。一般的なメトリックには、総炭素フットプリント(ISO 14040/14044)、リサイクルされたコンテンツのパーセンテージ、再生可能な部品、廃棄物削減比率が含まれます。これらの目標は、特定のソリッドモデリング決定にリンクされています。例えば、20%のドライブトポロジー最適化による重量を減らすための目標は95%の再生性制約材料の選択と分解機能のターゲットです。実際のCADライフサイクルアセスメント]を使用して、リアルタイムでCAD[FLT]を追跡する[FLT]をリアルタイムに記録します。[FLT]

ソフトウェアツールの選択

いくつかのCADエコシステムが統合されたサステイナビリティモジュールを提供します。

ライフサイクル評価の実施

LCAは、材料抽出、製造、流通、使用、および終生の5つの段階を評価します。 固体モデリングでは、LPAモジュールは、CADモデルの幾何学と割り当てられた材料を使用して、質量、エネルギー消費、および排出量を推定します。 例えば、アルミニウムから高強度鋼にブラケットに切り替えると、鋼が再生可能エネルギーで生成されると、総排出量を増加させることができます。 複数のLPAの繰り返しを実行し、モデルが進化し、スターレギュレータまたはエネルギーレギュレータ(E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E-E

反復的精製

サステナビリティはワンタイムチェックボックスではありません。各設計レビューの後、目標を再訪し、モデルを調整します。材料を変更し、壁厚さを変更したり、スナップフィット接続を再設計します。 []]]を使用して、実験の設計(DOE)は、そのパラメータが最も環境フットプリントに影響を及ぼすかどうかを識別するために、あなたのCAD環境内で使用されます。 連続反復は、全体的な影響を最小限に抑え、原材料や生産ツールのコスト節約を頻繁に明らかにします。

実用的な例:消費者電子エンクロージャの持続可能な設計

ハンドヘルドスキャナーエンクロージャーを考慮してください。元の設計では、ABSプラスチック(エネルギー集中力、リサイクル困難)を使用し、複数の接合部材を保有しています。ソリッドモデリングにおける持続可能性基準を適用することにより、チーム:

  • 40%削減したGWP削減で、30%のポストコンシューマーリサイクル含有量でポリプロピレンコポリマーに転換。
  • バックシェルを1つの射出成形部品(7から3)に部品を削減する。
  • バッテリーや回路基板のインサート用の金型ガイドを追加し、接着剤の必要を排除。
  • サポートリブのトポロジー最適化、落下試験シミュレーションを渡すと17%の材料を保存します。
  • 二次ラベリング材料を避け、部品に直接レーザー彫刻されたリサイクルラベルが含まれています。

その結果、全ての性能スペックを満たした製品で、ライフサイクルカーボンフットプリントの35%削減を達成しました。CADモデルは、認証中にサステナビリティクレームの1つのソースとなりました。

チャレンジとベストプラクティス

  • [データ利用状況 — 新規材料(バイオポリマーなど)の環境データが不完全になる場合があります。サプライヤーと提携してLCAを確認しました。
  • トレードオフ解析 — 軽量化により、製造エネルギーが増加する可能性があります。 複数のオブジェクト最適化を使用して、パルトフロントを確認します。
  • []規制フラグメンテーション[ - 異なる市場(EU、カリフォルニア、中国)は、環境設計要件が異なる。 任意の市場に迅速に適応できる柔軟なモデルを構築します。
  • [チームアライメント] — 持続可能性の目標は、設計レビューと性能メトリックに埋め込まれるべきではなく、後続的に扱われるべきである。
  • [ソフトウェアアップデート — CADのサステイナビリティモジュールの電流を保ち、材料と地域エネルギーグリッドの進化したデータベースに依存しています。

最高の慣行は、CADファイル内のカスタムプロパティとして [[の持続性チェックリスト[]を作成したり、毎週LCAスナップショットを実行したり、製品開発ゲートのレビューでSntainability KPIを含むことができます。

コンテンツ

持続可能性基準をソリッドモデリングに組み込むことはもはやオプションではありません。それは競争的で規制上の必要性です。 体系的に材料の選択、DFMA、分解、軽量化、ライフサイクル評価のための設計をCADワークフロー内で組み込むことで、高機能で環境的に責任のある製品を作成できます。 ツールは、すでに近代的なソフトウェアに組み込まれています。 重要なことは、最初のスケッチから一貫して適用することです。 これにより、廃棄物の削減、コストの削減、および将来の計画の簡素化、および環境設計の簡素化、および設計の簡素化、および設計の簡素化、および設計の開始、および設計の開始、および実行の簡素化、および設計の開始、および開始、および開始、および開始、および開始および開始の開始、および開始、および開始、および開始、および開始および開始および再構成の停止、および開始および開始および開始および開始および開始および開始および開始および再構成を削減します。