Активная разборка
Активная разборка (AD) — это развивающаяся технология, связанная с термином активная разборка с использованием интеллектуальных материалов (ADSM).
Контур
[ редактировать ]«Умные» материалы, такие как сплавы с памятью формы (SMA), теперь позволяют легко и с минимальными затратами разбирать сложные предметы. Другие «умные» материалы, используемые AD, включают полимеры с памятью формы (SMP), «умные» слои, спреи, конструкционные полимеры и т. д. Развитие этой технологии может сделать переработку потребительских товаров более распространенной и, таким образом, стать экологически безопасной. [1]
Экодизайн и законодательная база
[ редактировать ]Компании, разрабатывающие и производящие широкий спектр потребительских товаров, все чаще подвергаются законодательному и другому давлению, требующему от них учитывать последствия «конца срока службы» (EoL) своей продукции. Например, действующая в Европе директива ELV (отработанное транспортное средство) гласит, что текущий уровень повторного использования и переработки, составляющий 75% (по весу), должен быть повышен до 85% к 2015 году. [2] Директива WEEE (Отходы электрического и электронного оборудования) направлена на искоренение свалок как средства утилизации опасных материалов, таких как мышьяк в светодиодах. Производители также обязаны включать стратегии разборки в конструкцию своей продукции. В прошлом при проектировании таких продуктов, как автомобили, редко учитывалось, что произойдет, когда они будут утилизированы, хотя некоторые компании, такие как BMW , проявляли инициативу в этом отношении. [3]
Исследовать
[ редактировать ]Доктор Чиодо — изобретатель технологий AD и ADSM. Он сосредоточил свои исследования на термической разборке с использованием материалов с памятью формы . Его работа впервые началась с дизайнерских решений, связанных с переработкой отходов, с конца 1980-х годов. В 1991 году его магистерская диссертация исследовала проектирование для разборки, обеспечивающее стимул для нового автоматизированного подхода к тому, что в то время было громоздким занятием. Он проводил эксперименты, включая грубые силовые методы и тщательно продуманные подходы, такие как температура, электрическое сопротивление, вибрация, объем, взрывные, химические, индукционные и биологические методы разборки.
С тех пор эта работа расширилась до различных технологий дематериализации, включая расширенные механизмы запуска, различные параметры иерархического управления, увеличенные температурные нормы, среди других соображений, включая вышеупомянутое. Доктор Чиодо изобрел сотни механизмов AD, ADSM и других автоматизированных технологических механизмов с момента его первых изобретений в 1996 году. Его недавняя работа включает в себя изоляцию конкретных компонентов и чистое разделение определенных элементов для повторного использования, включая ЖК-дисплеи. В 1996 году он провел эксперименты по разборке и памяти формы, используя типичные инженерные полимеры, такие как PEEK, ABS, PC, нейлон и другие; манипулирование их свойствами памяти формы для потенциально более экономичных альтернатив активной разборке. Эта работа была повторно рассмотрена Х. Хусейном, доктором Марком Алленом и доктором Дэвидом Харрисоном в статье, опубликованной в 2009 году, с результатами совместной работы доктора Чиодо, Motorola, Nokia, Sony, Gaiker, Indumetal, IKP и т. д. но до сих пор дал только предконкурсные результаты.
С 1996 года эта область приобрела большую популярность в промышленности, что привело к более обширным исследованиям. Доктор Ник Джонс проводил работу над ELV среди множества других новых подходов к лечению болезни Альцгеймера с использованием механизмов СМА, запускаемых электрически. Доктор Джонс и доктор Чиодо недавно разработали механизм освобождения NiTi SMA для ЖК-панелей. Они предназначены для чистого и неразрушающего демонтажа макросборок дисплеев настольных компьютеров и ноутбуков. Он состоит из автоматизированного тонкого провода с электрическим срабатыванием, который находится в состоянии покоя до тех пор, пока не сработает при EoL.
Доктор Джонс разработал группу приложений для рынка ELV. К ним относятся устройства SMA для подушек безопасности, устройства SMP для снятия стекол и новый механизм разблокировки застежек-липучек.
Доктор Нойберт продолжил исследование области активной разборки, рассматривая другие триггерные методы инициации разборки. Его концептуальные идеи использования увеличения объема замороженной воды для разъединения определенных частей изделия или использования растворимых крепежных средств описаны в его диссертации, опубликованной в 2000 году.
Барбара Виллемс подробно остановилась на этом исследовании, сосредоточив внимание на «ячейках давления», описанных Нойбертом. Она разработала математическую модель для определения оптимальной формы и размеров крепежа, активируемого давлением. застежки , встроенные в изделие, Эти защелкивающиеся позволяют осуществлять его демонтаж при изменении давления окружающей среды. Поскольку изменения давления в течение обычного срока службы электротехнического изделия маловероятны, этот спусковой механизм обеспечивает более безопасный способ разборки по сравнению с спусковым механизмом, основанным на температуре.
Исследование, отмеченное наградами в журнале «Автоматизация сборки» за 2013 год: [4] В 2012 году был проведен мировой обзор умных материалов, используемых при активной разборке. [5] Эту работу выполнили доктор Чиодо и доктор Джонс. В настоящее время это отмечено в «Блоге активной дизассемблирования». [6]
Работа доктора Чиодо продолжает исследовать БА с использованием «умных» материалов. Некоторые приложения включают промежуточные слои, модульные механизмы, функции разборки и другие стратегии эко-дизайна DfX. Некоторые из этих работ описаны в области экономики замкнутого цикла , см. Экономику замкнутого цикла. [7] и оригинальная публикация на веб-сайте Фонда Эллен МакАуртер. [8]
В Японии, США и ЕС различные исследовательские отделы университетов исследовали различные направления этой технологии. Хотя еще предстоит массовое производство и внедрение этой технологии в промышленность, работа в этом направлении продолжается.
Исследования повторного производства с помощью AD
[ редактировать ]Доктор Иджома исследовал применение технологии AD, применяя ее для повторного производства электронных продуктов. На сегодняшний день работа с доктором Чиодо была проведена с несколькими статьями по этой теме в различных журналах.
Преимущества АД
[ редактировать ]Большинство потребительских товаров состоят из большого количества деталей и широкого спектра материалов. Разборка в конце срока службы изделия — это неизбежно сложная и трудоемкая операция, требующая эффективного разделения всех составных частей для последующего повторного использования или переработки. Методы AD позволяют автоматизировать или полуавтоматизировать этот процесс и, таким образом, сделать его более жизнеспособным. Включение AD и последствия того, что компании берут на себя ответственность за переработку своей продукции по окончании срока службы, будут иметь долгосрочные финансовые последствия для потребителя.
Препятствия нашей эры
[ редактировать ]В настоящее время существуют серьезные препятствия, мешающие этой технологии добиться успеха на массовом рынке. (стоимость, переподготовка, fin-cap/law-cap, арбитраж, законодательная практика.... продолжение следует.
Использование умных материалов
[ редактировать ]Для использования в AD разрабатывается широкий спектр методов. Эти методы обычно требуют использования интеллектуальных материалов , которые реагируют на раздражитель, изменяя форму или размер и тем самым облегчая выпуск деталей. Используемые материалы включают полимеры с памятью формы (SMP) и сплавы с памятью формы (SMA). Эти материалы обеспечивают значительные изменения формы в диапазоне температур перехода, которые достигаются методами, включающими инфракрасное , микроволновое излучение , переохлаждение , химические вещества и прямое нагревание. Диапазон «пусковых температур» для различных «умных» материалов означает, что изделия можно поместить в нагретую среду, где внешние элементы отделяются, а затем перейти в зону с более высокой температурой, где разбираются внутренние детали и узлы.
Недавно другие материалы, использованные доктором Чиодо для AD, были дополнительно исследованы после их первоначальной работы, начатой в 1996 году. Репертуар «умных материалов» и других подходов продолжает расширяться.
Примеры фитингов AD
[ редактировать ]Винты, заклепки, ленты, стержни и зажимы, специально разработанные для облегчения AD, могут быть изготовлены из интеллектуальных материалов, таких как SMA и SMP . Они срабатывают при заранее определенной температуре, в зависимости от конкретного применения.
Примечания и ссылки
[ редактировать ]- ^ Активная дизассемблирование (см. [1] ) Почему ADSM полезен. Получено 10 апреля 2006 г.
- ^ Агентство по охране окружающей среды (см. «Агентство по охране окружающей среды – Директива ELV» . Архивировано из оригинала 12 апреля 2006 г. Проверено 10 апреля 2006 г. ) Директива по транспортным средствам с истекшим сроком эксплуатации, получена 10 апреля 2006 г.
- ^ БМВ (см. «BMW UK: О BMW — переработка» . Архивировано из оригинала 25 апреля 2006 г. Проверено 10 апреля 2006 г. ) BMW: Design for Recycling , дата обращения 10 апреля 2006 г.
- ↑ Награды Literati Awards 2013 (см. [2] ) Журнал автоматизации сборки: Награды Literati Awards 2013 за выдающиеся достижения, дата обращения 11 ноября 2013 г.
- ^ Мировой обзор 2012 г. (см. [3] ) Использование интеллектуальных материалов при активной разборке, дата обращения 11 ноября 2013 г.
- ^ Блог Active Disassembly (см. [4] ) Литературная премия: 2013 г., дата обращения 11 ноября 2013 г.
- ^ Блог Active Disassembly (см. [5] ) Экономика замкнутого цикла, дата обращения 11 ноября 2013 г.
- ^ Фонд Эллен МакАртур (см. [6] ) Искусство проектирования разборки. Проверено 11 ноября 2013 г.