Розуміння стійкості в дизайні

Задоволення в дизайні означає оцінити екологічну, соціальну та економічні наслідки продукту по всьому життєвому циклу — від видобутку сировини через виробництво, використання та проведення заходів або рециркуляції. Для твердого моделювання та комп’ютерно-іденого дизайну (КАС), це вимагає інтеграції екологічних критеріїв безпосередньо в геометрію, матеріали та логіку складання. Воістину сталий твердий модель є одним, що мінімує споживання ресурсів, зменшує токсичні викиди, і дозволяє кругові принципи економіки, такі як багаторазовість і реманфуркція. При прийнятті критеріїв стійкості рано в стадії проектування, інженери можуть уникнути дорогих і виготовляти продукти, які відповідають як цілі та екологічні вимоги.

Ключові критерії стійкості для твердого моделювання

Вибір матеріалу

Вибір матеріалів з низькою втіленою енергією, високим рециклентом, і повним рециклабельністю є фундаментним. Тверде моделювання програмного забезпечення тепер пропонує матеріальні бібліотеки, які включають в себе екологічні властивості, як глобальний потенціал з підігрівом (GWP), потенціал для видалення озону та використання води. Дизайнери повинні пріоритетізувати відновлювані матеріали (наприклад, біона основі пластмас) і уникнути небезпечних речовин, обмежених нормативними актами, такими як REACH або RoHS. Використовуйте Material Explorer] у вашому інструменті САД для порівняння альтернативних матеріалів стороні і виберіть варіанти, які знижують екологічні відбитки без протипоказання або довговічності.

Проектування та складання (DFMA)

Методи DFMA знижують кількість деталей, спростують збірку, і звести до мінімуму матеріальні відходи. Частини Fewer мають меншу енергію, що використовується в виробництві та перевезенні, і спрощену збірку знижує трудомісткість і витрати на прилади. У твердій моделюванні це перекладається на особливості проектування, які оптимізовані для загального виробничих процесів (прискування, лиття, екструзія) і що зменшує брухт. Наприклад, видалення непотрібних ребер або босів може значно знизити споживання матеріалу при збереженні структурної цілісності.

Дизайн для демонтажу та рециркуляції

Продукція, призначена для легкого розбирання, дозволяє ремонтувати, рефурбації та відновлення матеріалів. Суцільний моделювання може включати в себе влагоджені суглоби, стандартизовані кріплення та модульні макети компонентів, які дозволяють неруйнівне поділ на кінцевому терміні. Уникайте постійної bonding методів, як клею або перезволоження, які переробка гарячих речовин. Використовуйте вибухові види та , що поширюють послідовність імітацій для перевірки, що кожна частина може бути видалена без пошкоджень. Цей підхід підтримує кругові цілі та допомагає виробникам з розширеним законодавством PPR (E)

Оптимізація легковаговиків та топології

Легка вага дозволяє зменшити використання матеріалів і споживання енергії при транспортуванні та використанні (особливо критичні для автомобільної та аерокосмічної). Алгоритми оптимізації топології в сучасних інструментах САД генерують структури, які використовують матеріал тільки де потрібно, часто виробляють органічно-розмальовані форми, які неможливо розробляти вручну. Результат може бути скороченням 30-50% в масі при підтримці функціональних вимог. Після оптимізації дизайнери можуть перемішати частину і імітувати стрес для забезпечення безпеки. Цей процес безпосередньо зберігає стійкі метрики до геометричного моделювання.

Постачання ланцюжка поставок та кінцеві рішення

Затримка поширюється за межі моделі. Дизайнери повинні розглянути географічне затвердження матеріалів (до мінімізації викидів транспорту), дизайн упаковки (зниження обсягу і використання переробленого картону), а також сценарії ендоферменту (наприклад, компостабельність проти механічної переробки). Суцільний моделювання може імітувати, як продукт буде сортувати і подрібнювати на рециркуляційному об'єкті — особливості, як перенапружені метали або великі компоненти, які можуть бути перероблені для поліпшення врожайності рециклабельності.

Інтеграція стійкості до дизайну в робочу опалубку

Визначення цілей і метриків

Почати кожен проект, встановлюючи кількісні цілі сталого розвитку. Загальні метрики включають: загальний вуглецевий слід (для ISO 14040/14044), перероблений відсоток вмісту, відсоток частин, які є перециклічно, і співвідношення відходи. Ці цілі пов'язані з конкретними твердими моделюючими рішеннями - наприклад, метою зниження ваги на 20% приводів топологічної оптимізації, в той час як ціль для 95% перециклопедії обмеження витрат матеріалу вибір і розбирання функцій. Використовуйте Оцінка життєвого циклу (LCA) панелі , вбудовані на платформи САД, щоб відстежувати прогрес в режимі реального часу.

Вибір інструментів програмного забезпечення

Кілька екосистем САД пропонують інтегровані модулі стійкості:

  • SolidWorks Sustainability — забезпечує в реальному часі часові екологічні розрахунки впливу на основі матеріалів, виробничої області та відстані транспортування. Дізнатися більше на SolidWorks.
  • Автодеск Інвентор / Еко-матеріали радник — інтегрує базу даних понад 20 000 матеріалів з екологічними показниками та інформацією про відповідність. Explore Autodesk Eco Design.
  • Siemens NX з Teamcenter — з'єднує дані LCA для цифрових двоможних робочих процесів для складних вузлів. Ці інструменти дозволяють дизайнерам порівняти результати сценарію без виходу з моделлюючого середовища.

Аналізи життєвого циклу

У належному LCA оцінюється п'ять етапів: видобуток матеріалів, виробництво, розподіл, використання та кінцеве середовище. У твердій моделюванні модуль LCA використовує геометрію моделі САД та призначених матеріалів для оцінки маси, споживання енергії та викидів. Наприклад, перемикання з алюмінію до високоміцної сталі в кронштейні може збільшити вагу, але зменшити загальні викиди, якщо сталь виробляється з відновлюваною енергією. Запускати багаторазові LCA ітерації як модель розвивається, і документ торгово-офісні для нормативної звітності або еко-лабелі (наприклад, EPEAT, Energy Star).

Аеротичний рефлектор

Підтримуваність не є одноразовою контрольною скринькою. Після кожного огляду дизайну, перевірте цілі та коригуйте модель: змінити матеріал, змінити товщину стінки або переробити оснащення напою. Використовуйте Дизайн експериментів (DOE)] в межах вашого середовища САД для визначення параметрів, які найбільше впливають на навколишнє середовище. Безперервна ітерація мінімує загальний вплив і часто розкриє економію вартості сировини та виробничого інструменту.

Практичний приклад: Сталий дизайн споживчих електромереж

Розглянемо ручний сканер корпусу. Оригінальний дизайн використовується ABS пластик (енергетика-інтенсивний, важко переробити) і мали декілька збитих внутрішніх компонентів. За допомогою застосування критеріїв стійкості в твердій моделюванні команда:

  • Переключений до поліпропіленового кополімеру 30% післяпродажного переробленого вмісту, зменшення ГВт на 40%.
  • Перероблено задню оболонку як одноприскувану деталь (знижку частини від 7 до 3).
  • Додані фаршировані інструкції для вставки акумуляторних і друкованих плат, усунення потреби в клею.
  • Використовується топологічна оптимізація на опорних реберах, економія 17% матеріалу при проходженні скиданнях крапельних симуляцій.
  • У комплекті лазерно-зваженої мітки для переробки безпосередньо на складі, що дозволяє уникнути вторинних матеріалів етикетки.

Результатом стала продукція, яка відповідає всім вимогам продуктивності та досягла 35% скорочення викидів вуглекислих відходів життєвого циклу. Модель САД стала єдиним джерелом правди для вимог до сталого розвитку під час сертифікації.

Виклики та кращі практики

  • Дата доступ — екологічні дані для нових матеріалів (наприклад, біополімерів) можуть бути неповними. Партнер з постачальниками, які одержують перевірені LCAs.
  • Аналіз торговельного відправлення — зниження ваги може збільшити потужність виробництва. Використовуйте багатовимірну оптимізацію для пошуку передових сторін Парето.
  • Регуляторна фрагментація — різні ринки (ЄС, Каліфорнія, Китай) мають різну вимогу екодизайну. Створіть гнучкі моделі, які можуть бути швидко адаптовані до будь-якого ринку.
  • Team вирівнювання — цілі сталого розвитку повинні бути введені в дизайн відгуки та показники продуктивності, які не обробляються післясу.
  • Просування — збереження модулів стійкості до САД; вони спираються на засобливе бази даних матеріалів та регіональних енергосистем.

Найкращі практики включають створення зважаючу контроль як користувацький об'єкт у ваших файлах САД, що працюють у тижневих LCA знімках, і включаючи стійкість KPI у ваших продуктах, що розвиваються.

Висновок

Некорпоративний критерії стійкості до твердого моделювання є більш необов'язковою — це конкурентна та нормативна необхідність. За систематично адресним вибором матеріалів, DFMA, дизайн для демонтажу, легковаги та оцінки життєвого циклу в межах вашого робочого процесу САД ви можете створювати продукти, які є високопродуктивними та екологічно відповідальними. Інструменти вже вбудовані в сучасне програмне забезпечення; ключ полягає в тому, щоб застосувати їх послідовно з першого ескізу. Роблячи так знизить відходи, зрізані витрати, а майбутній захист ваших зразків проти затягування екологічних стандартів. Почати, встановлюючи чіткі стійкі метрики, що працюють початковим LCA на вашому поточний продукт, і, і, що робить нижній до низький цикл з кожним дизайном.