“可持續設計”（Design For Sustainability，DFS）源(yuan)于“可持續發展”的(de)理念，是設(she)計(ji)界對(dui)人類(lei)發展與環(huan)境問題(ti)之(zhi)間(jian)關(guan)系的(de)深刻思考和(he)不斷尋求變(bian)革的(de)實踐(jian)歷程(cheng)，從一開始就為可(ke)持續發展而設計可(ke)以(yi)為更光明、更綠色的未來(lai)鋪平道(dao)路(lu)。
正(zheng)如大眾所知的(de)，可持續發展是(shi)企業的未來。轉向可再生能源(yuan)的企業可以在維系(xi)保持(chi)綠色(se)環保目標的同(tong)時穩定其能(neng)源(yuan)價格，獲得(de)稅(shui)收減免(mian)并(bing)提高安(an)全(quan)性。此外，研(yan)究表明，超過三分之二的(de)千禧(xi)一代會(hui)為致力于可持續發展的(de)公司的(de)產品(pin)和服務(wu)支(zhi)付更(geng)多費用。隨著時間的(de)推移，那(nei)些(xie)沒有著力于可持續發展的公司(si)將落后于更(geng)具環保意識的競(jing)爭對手。
有研究數據(ju)表示(shi)：工(gong)業活動(dong)占所(suo)有溫(wen)室氣(qi)體(ti)排(pai)放量(liang)的23%，因此(ci)在可持續制造(zao)方面，大(da)家都有很(hen)大的改進空間。設計師和工程師有很多的機會將可(ke)持續實踐融(rong)入整(zheng)個制造過程，因為他們將產品帶入到人類的生活中。
下面，我們將探討如何從一開始(shi)就為可持續發展而設計，為更光明、更環保的未(wei)來鋪(pu)平道路。
可持續發(fa)展(zhan)的三種設計策略(lve)：
可(ke)持續(xu)制(zhi)造涉及使用節約(yue)能源(yuan)和(he)資源(yuan)的工(gong)藝制(zhi)造產品，并最大限度地(di)減(jian)少(shao)對環(huan)境(jing)的負面影響。您可(ke)以通過(guo)減(jian)少(shao)材料消耗、提高零(ling)件壽命和可(ke)維護(hu)性來使制造更具可(ke)持續性。
1. 減(jian)材
在可持(chi)續設計方面，使用多少材料與使用何種材(cai)料同樣重要。減少物(wu)理體積可(ke)以(yi)減少一(yi)些(xie)制造過程的機器(qi)運行時(shi)間、能源消耗(hao)和原材料提取(qu)對(dui)環境的影響。此外，更(geng)小、更(geng)輕的部件在(zai)運輸(shu)過程中(zhong)產(chan)生(sheng)的碳排放更少。重量減輕10%可使汽車(che)燃油經濟性提(ti)高(gao)6-8%，而減輕重量20%可將飛機(ji)燃油效率提高10-12%。雖(sui)然您仍然可以使用(yong)傳統方(fang)法輕量化(hua)零(ling)件(jian)，但也可以考慮(lv)新的輕量化(hua)方(fang)法和工具。這(zhe)些新的技術與工具使您能夠(gou)實(shi)現所需的性能的(de)同時可(ke)以最大(da)限度地減(jian)少材(cai)料消耗。在設計零(ling)件(jian)時，請考慮：生成式設計(ji)（也叫衍生式(shi)設計）：生成式設計使用迭代仿(fang)真(zhen)，在給(gei)負載條件和目標物理屬性(xing)從設(she)計(ji)空間中(zhong)移(yi)除材料。由(you)于增材制(zhi)造提供(gong)了更高的設(she)計(ji)自由(you)度，因此與增材制(zhi)造結(jie)合使用時特別有效(xiao)，但許多生(sheng)成(cheng)式設計(ji)軟件還包括銑削等傳統制造工藝的設計(ji)約束。
晶(jing)格：晶格(ge)是重復的單元格，可(ke)以在不犧(xi)牲結構完整性的(de)(de)(de)情(qing)況下減輕材(cai)料和重(zhong)(zhong)量。在仿(fang)真的(de)(de)(de)幫助下，您可(ke)以快速找到合適的(de)(de)(de)晶胞來(lai)產生所需的(de)(de)(de)機械響應，使晶格成為(wei)在不影(ying)響功能的(de)(de)(de)情(qing)況下減輕重(zhong)(zhong)量和材(cai)料使用的(de)(de)(de)絕佳方(fang)法。
增材制造：即(ji)使沒有生成式(shi)設計原則和晶格，增材(cai)制造工藝也比CNC加(jia)工等傳統(tong)制造(zao)方法使(shi)用和(he)浪費更少(shao)的材料。為了使(shi)3D打印更具可持續性，在使用熔融沉(chen)積建(jian)模（FDM）或(huo)立體光(guang)刻（SLA：全(quan)稱(cheng){Stereo lithography Appearance},立體光固化(hua)成型法）技術時，請嘗試盡可能消除(chu)支(zhi)撐(cheng)材料(liao)(liao)。這(zhe)似乎(hu)是(shi)無關緊要的材料(liao)(liao)數量(liang)，但隨(sui)著時間的推(tui)移(yi)而增(zeng)加。
零件(jian)整(zheng)合：整(zheng)合(he)零件將減(jian)少(shao)原材料消(xiao)耗、制(zhi)造能源(yuan)和運輸(shu)(shu)子組(zu)件對(dui)環境的影響。如果(guo)您有復雜的組(zu)件或幾何形狀，您可以(yi)使用(yong)增材制(zhi)造將它(ta)們整(zheng)合(he)到(dao)一個單元(yuan)中(zhong)，從而減(jian)少(shao)制(zhi)造時間、材料使用(yong)、重量和運輸(shu)(shu)所需(xu)的燃(ran)料量。
請記住，盡(jin)可能(neng)在可持續(xu)設計(ji)考(kao)慮(lv)因素與(yu)零(ling)件的其(qi)他需(xu)求之間取(qu)得(de)平衡。例如，利用增材生(sheng)產的生成式(shi)設計節省的材料是(shi)否超過了傳統制(zhi)造的成(cheng)本。
2. 終身設計
更長的(de)(de)使(shi)用壽命意味著更少的(de)(de)浪費，因此設計耐用且易于更換的(de)(de)部(bu)件至關重要。為再(zai)制造或翻新而設(she)計是延長產品(pin)使用(yong)壽命的(de)常(chang)用(yong)方法。再制造設(she)計可在不(bu)犧(xi)牲性能的(de)情況下防止零件過時(shi)，減少二(er)氧化碳排放，節(jie)約原材(cai)料，并有助(zhu)于經濟(ji)循環。甚至可以(yi)(yi)使(shi)用(yong)重(zhong)復使(shi)用(yong)或維修的零件將再制造(zao)產品重(zhong)建為原始(shi)規(gui)格，以(yi)(yi)延長其使(shi)用(yong)壽命(ming)。當產品無法重(zhong)新組裝以(yi)(yi)滿(man)足其原始(shi)規(gui)格時(shi)，它(ta)被視(shi)為翻(fan)新。翻(fan)新--分發以前退回的產品-- 比再制造更便宜但不夠徹底。然而，從可持續性的角度來看，它仍然是一個不(bu)錯(cuo)的選(xuan)擇。制造(zao)商可以使用翻新產(chan)品修(xiu)復缺(que)陷和測試功能，翻新產品(pin)(pin)始終比一次性產品(pin)(pin)更具可持續性。無論您決定(ding)采用再制造還是翻新(xin)路線(xian)，都需要設計可(ke)維(wei)修的零件。簡化(hua)設計以減少需要診斷、拆卸和(he)重新組裝的故障項目(mu)的數(shu)量。標準(zhun)化部件以(yi)降低每(mei)單位成(cheng)本(ben)的生(sheng)產成(cheng)本，簡化庫(ku)存需求，加(jia)快更換(huan)過程，并(bing)生(sheng)成(cheng)更多(duo)故障和(he)可靠性數(shu)據，以供(gong)在服務規(gui)劃時使用。添加檢(jian)修面板、鉸鏈(lian)或(huo)艙口，使維修難以到達的地(di)方更加容易。同樣重要的是(shi)要注意，您將需要平衡(heng)不同的可持(chi)續設(she)計原(yuan)則。零件整合可以減少能源、原(yuan)材料和燃料消耗，但也會影響可維護性。當一個部(bu)件停止工作時，您將需要更(geng)換(huan)由更(geng)多子(zi)組(zu)件組(zu)成的大部分零件(jian)，而不是單個子(zi)組(zu)件，因(yin)此請務必仔細(xi)權(quan)衡(heng)您的選(xuan)擇。
3. 確保設計過程的(de)可持續性
您還可(ke)以通過(guo)重新檢查設計(ji)過(guo)程來減少浪(lang)費(fei)。例如，如果在制造設計(ji)之前使用仿真和(he)虛(xu)擬裝配來驗證設計(ji)，則可(ke)以限制生產(chan)的原型(xing)數量并(bing)防(fang)止(zhi)材(cai)料密集(ji)型(xing)重新設計(ji)。此(ci)外，如果使用增(zeng)材(cai)制造(zao)來制造原型，您將比使用(yong)CNC加(jia)工或注塑成(cheng)型等工藝產生更少的(de)浪費，尤(you)其是(shi)在以較小規模打印大(da)型零(ling)件(jian)的情況下。如果決定使用(yong)CNC加工零件，在設(she)計時(shi)考慮標準庫(ku)存尺寸，以減少材料浪費并(bing)節省與機(ji)器時間相(xiang)關的能源消耗。
此(ci)外(wai)，請務(wu)必考慮使后處理更具可持續性的(de)不同方(fang)法。例如，使用紋理和(he)消(xiao)除對支撐材(cai)料的(de)需(xu)求(qiu)消(xiao)除了后處理要求(qiu)，而以最(zui)終顏色制造零件則節省了噴漆(qi)的需(xu)要。但(dan)是，如(ru)果您無法(fa)以所需(xu)的顏色制造零件，請繼續(xu)集思(si)廣(guang)益其(qi)他方法(fa)以使該(gai)過(guo)程(cheng)更具可(ke)持續(xu)性，例(li)如(ru)采(cai)購不含(han)VOC的無毒環保(bao)涂料。
您還(huan)需要超越對零件本身的(de)思(si)考，并松思考它是如何生產的。例如，在(zai)注塑成型過程中(zhong)，需要通過CNC加工創建工具，復雜的幾何形狀(zhuang)（如擠壓件，底(di)切和(he)型腔）需要頂(ding)桿和(he)滑(hua)塊。每個附加功(gong)能(neng)都會(hui)增(zeng)加創建工(gong)具所需的(de)材料和(he)能(neng)量，因此簡單的(de)零件意(yi)味著更低(di)的(de)能(neng)源和(he)材料消耗。您可以與兆恒機械合(he)作修改(gai)您的設計以優化(hua)制造(zao)效(xiao)率。
最后，開始(shi)考慮(lv)如何運輸(shu)零件(jian)為(wei)時不晚。嘗(chang)試設計嵌(qian)套零(ling)件(jian)或扁平包裝的零(ling)件(jian)，以在運輸過程中(zhong)最大化(hua)利用空間。為了促進制造業(ye)的可持續發(fa)展，您必須從源頭開(kai)始——設計。通過做出深思熟慮(lv)的(de)設計選擇，抓住機會減少(shao)材料并(bing)最(zui)大限度(du)地(di)延(yan)長使用(yong)壽命，我(wo)們的產品團(tuan)隊將與您(nin)一(yi)起盡(jin)自己的一份力量，使(shi)制造更清潔、更環保。
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