Кіріспе

Активті бөлшектеу (AD) – ақылды материалдарды қолдана отырып активті бөлшектеу (ADSM) терминімен байланысты дамып келе жатқан технология.

Контурлық

Қалыпты жады бар қорытпалар сияқты ақылды материалдар күрделі заттарды оңай және ықтимал төмен қыналы түрде бөлшектеу мүмкіндігін ұсынады. AD қолданатын басқа ақылды материалдар: пішін жады полимерлері (SMP), ақылды қабаттар, шашырату жабындары, инженерлік полимерлер және т.б. Бұл технологияның дамуы тұтыну тауарларын қайта өңдеуді жиілетуге және осылайша экологиялық тұрақты болуға септігін тигізеді.

Экологиялық жобалау және заңнамалық негіздер

Тұтыну тауарларының әртүрлі түрлерін жобалап, өндіретін компаниялар өз өнімдерінің "қызмет мерзімі біткеннен кейінгі" (EoL) салдарына қатысты қарастыруды талап ететін заңнамалық және өзге де қысымдарға ұшырауда. Мысалы, Еуропадағы ELV (Қызмет мерзімі біткен көлік құралдары) директивасы қазіргі қайта пайдалану және қайта өңдеу деңгейінің 75% (салмақ бойынша) 2015 жылға қарай 85%-ға дейін көтерілуі керектігін көрсетеді. Электр және электрондық жабдықтар қалдықтары туралы директиваның мақсаты – LED-тердегі мышьяк сияқты қауіпті материалдарды кәдеге жарату үшін полигонды пайдалануды тоқтату. Өндірушілер сондай-ақ өнімдерін бөлшектеу стратегияларын жобалау кезінде ескеруге міндетті. Бұрын автомобильдер сияқты өнімдерді жобалау кезінде олардың қызметтен шығарылғанда не болатыны туралы ойлау сирек болған, бірақ BMW сияқты кейбір компаниялар осы бағытта белсенділік танытқан.

Зерттеу

Д-р Чиодо AD және ADSM технологиясын ойлап тапқан. Ол зерттеуін пішін жады материалдарын пайдалану арқылы термиялық түрде іске қосылатын бөлшектеуге бағыттады. Оның жұмысы 1980-жылдардың соңында қайта өңдеуге қатысты дизайндық шешімдермен басталды. 1991 жылы оның магистрлік диссертациясы "Бөлшектеуге арналған дизайн" тақырыбында болды, бұл сол кездегі қиын процесті автоматтандырылған жаңа тәсілмен іске асыруға серпін берді. Ол әртүрлі тәжірибелер жүргізді, оның ішінде күшпен әрекет ету әдістерінен бастап температура, электрлік кедергі, діріл, көлем, жарылғыш заттар, химиялық, индукциялық және биологиялық түрде іске қосылатын бөлшектеу сияқты жоғары дәлдеуге қол жеткізген тәсілдерді зерттеді. Содан бері бұл жұмыс кеңейтілген іске қосу механизмдері, әртүрлі иерархиялық басқару параметрлері және жоғарыда аталғандармен қатар, температураның жоғарылауы сияқты дематериалдандыру технологияларының әртүрлі салаларын қамтыды. Д-р Чиодо 1996 жылғы алғашқы өнертабыстарынан бері жүздеген AD, ADSM және басқа да автоматтандырылған технологиялық механизмдерді ойлап тапты. Оның соңғы жұмысына арнайы компоненттерді бөліп алу және LCD сияқты қайта пайдалануға болатын элементтерді таза бөлу кіреді. 1996 жылы ол PEEK, ABS, PC, Nylon және басқалар сияқты стандартты инженерлік полимерлерді пайдалана отырып, бөлшектеу және пішін жады материалдарын зерттеу тәжірибелерін жүргізді, олардың пішін жады қасиеттерін ықтимал, тиімдірек белсенді бөлшектеуге қолдану үшін манипуляциялады. Бұл жұмысты Х.Хусейн, доктор Марк Аллен және доктор Дэвид Харрисон 2009 жылы жариялаған мақаласында доктор Чиодо, Motorola, Nokia, Sony, Gaiker, Indumetal, IKP және т.б. бірлесіп жұмыс істеген нәтижелерімен толықтырды, бірақ әзірге бәсекеге қабілетті нәтижелер жоқ. 1996 жылдан бері бұл сала өнеркәсіпте үлкен танымалдыққа ие болды, бұл одан да кең ауқымды зерттеулерге әкелді. Доктор Ник Джонс электростық түрде іске қосылатын SMA механизмдерін қолдана отырып, AD-ға басқа да жаңа тәсілдермен қатар ELV-лерді зерттеді. Доктор Джонс пен доктор Чиодо жақында LCD панельдері үшін SMA NiTi босату механизмін жасады. Бұл механизм жұмыс үстелі мен ноутбук дисплейлерінің макро жиынтығын таза және бұзбай бөлшектеуге арналған. Ол өнімнің қызмет ету мерзімі аяқталғанда ғана іске қосылатын автоматты түрде электрлік сигналмен іске қосылатын жіңішке сымнан тұрады. Доктор Джонс ELV нарығы үшін бірнеше қолданбаларды әзірледі, оларға ауа қаптамалары үшін SMA құрылғылары, шыныны алу үшін SMP құрылғылары және жаңа Velcro босату механизмі кіреді. Доктор Нойберт белсенді бөлшектеу саласын одан әрі зерттеді, бөлшектеуді бастау үшін басқа да іске қосу әдістерін қарастырды. Оның өнімнің белгілі бір бөліктерін ажырату үшін мұздаған судың көлемін ұлғайтуды немесе ерігіш бекіткіштерді пайдалану туралы тұжырымдамалық идеялары 2000 жылы жарияланған диссертациясында сипатталған. Барбара Виллемс бұл зерттеуді Нойберт сипаттаған "қысымды жасушаларға" назар аударған. Ол қысыммен іске қосылатын бекіткіштің оңтайлы пішіні мен өлшемдерін анықтау үшін математикалық модель жасады. Өнімге енгізілген бұл түйіспелі бекіткіштер, қоршаған ортаның қысымының өзгеруі арқылы бөлшектеуге мүмкіндік береді. Электрлік өнімнің қалыпты қызмет ету мерзімінде қысымның өзгеруінің болуы өте сирек болғандықтан, бұл іске қосу механизмі температураға негізделген іске қосуға қарағанда бөлшектеудің сенімділігін арттырады. 2013 жылғы "Assembly Automation" журналында жарық көрген, белсенді бөлшектеуде қолданылатын ақылды материалдар туралы әлемдік зерттеу 2012 жылы жүргізілді. Бұл жұмысты доктор Чиодо мен доктор Джонс атқарды. Бұл туралы "Active Disassembly Blog" блогында жазылған. Доктор Чиодо AD-ны зерттеуді "ақылды" материалдарды қолдана отырып жалғастыруда. Кейбір қолданбаларға аралық қабаттар, модульдік механизмдер, бөлшектеу функциялары және басқа да DfX экологиялық дизайн стратегиялары кіреді. Бұл жұмыстың кейбіреулері айналмалы экономика саласында сипатталған, айналмалы экономика және Ellen MacArthur Foundation веб-сайтындағы бастапқы жарияланымды қараңыз. Жапония, АҚШ және ЕО-да университеттердің түрлі зерттеу бөлімдері технологияның әртүрлі салаларын зерттеуде. Технология өнеркәсіпте жаппай өндіріске енгізілмегенімен, осы мақсатта жұмыстар жалғасуда.

АД-мен қайта өңдеуді зерттеу

Доктор Ижома электрондық өнімдерді қайта жасауға қатысты АД технологиясын қолдануды зерттеп жатыр. Бүгінгі күнге дейін бұл жұмыс доктор Чиодомен бірлесіп жүргізілуде, және осы тақырыпта түрлі журналдарда бірнеше мақала жарияланды.

АД артықшылықтары

Тұтыну өнімдерінің көпшілігі көптеген бөлшектерден және алуан түрлі материалдардан тұрады. Өнімнің қызмет ету мерзімі біткеннен кейін оны ажырату – барлық құрамдас бөліктерін келешекте қайта пайдалану немесе қайта өңдеу үшін тиімді түрде бөліп алуды қамтамасыз етуге қатысты күрделі және уақытты көп алатын амал. Ажырату автоматтандыру (AD) техникалары осы процесті автоматтандыруға немесе жартылай автоматтандыруға мүмкіндік береді, соның арқасында оны тиімдірек етуге болады. Ажырату автоматтандыруды енгізу және компаниялардың өнімдерінің қызмет ету мерзімі біткеннен кейін оларды қайта өңдеуге жауапкершілік қабылдауы тұтынушы үшін ұзақ мерзімді шығындарға әкелуі мүмкін.

АД кедергілері

Қазіргі уақытта бұл технологияның бұқаралық нарықта сәтті болуына елеулі кедергілер тосқауыл қойып отыр. (құн, қайта оқыту, қаржылық/заңдық шектеулер, арбитраж, заңнамалық тәжірибе және т.б.)

Ақылды материалдарды пайдалану

АД-ға (жарылғыш заттарды жоюға) қарсы қолданылатын әдістердің кең спектрі әзірленуде. Бұл әдістер көбінесе пішінін немесе мөлшерін өзгерту үшін стимулға жауап беретін және осылайша бөліктерді босатуды жеңілдететін «ақылды» материалдарды пайдалануды талап етеді. Бұл материалдарға пішін жады полимерлері (SMP) және пішін жады қорытпалары (SMA) жатады. Бұл материалдар инфрақызыл сәулелер, микротолқындар, суыту, химиялық заттар және тікелей жылу сияқты әдістер арқылы қол жеткізілетін, әртүрлі температурада айтарлықтай пішін өзгерістерін ұсынады. Әртүрлі «ақылды» материалдардың «іске қосу температураларының» диапазоны, өнімдерді сыртқы элементтері ажыратылатын қыздырылған ортаға орналастыруға және содан кейін ішкі бөліктері мен құрамдас бөліктерін бөлшектеу үшін жоғары температуралық аймаққа жылжытуға мүмкіндік береді. Доктор Чиодоның АД үшін қолданған басқа материалдары 1996 жылы басталған бастапқы жұмыстарынан кейін жақында одан әрі зерттелді. «Ақылды» материалдар мен басқа да тәсілдердің тізімі толуда.

АД фитингінің үлгілері

Бұрандалар, қақпақтар, ленталар, таяқшалар және ұстағыштар, AD процесін жеңілдету үшін арнайы жасалған, SMA және SMP сияқты интеллектуалды материалдардан жасалуы мүмкін. Олар нақты қолданысқа байланысты, алдын ала белгіленген температурада жұмысқа кіріседі.