Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Активті бөлшектеу (AD) – ақылды материалдарды қолдана отырып активті бөлшектеу (ADSM) терминімен байланысты дамып келе жатқан технология.
Active Disassembly (AD) is a developing technology which is associated with the term active disassembly using smart materials (ADSM).
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.
Smart materials such as shape memory alloys (SMA) are now offering the possibility of allowing complex items to be disassembled easily and in a potentially cost effective manner. Other smart materials employed by AD include, shape memory polymers (SMP), smart layers, sprays, engineering polymers etc. The development of this technology could make recycling of consumer products more common and thus serve to be environmentally friendly.
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.
Companies designing and manufacturing a range of consumer goods are becoming increasingly subject to legislative and other pressures requiring them to consider the "End of Life" (EoL) implications of their products. The ELV (End of Life Vehicle) Directive in Europe, for example, states that the current reuse and recycling level of 75% (by weight) has to be raised to 85% by 2015. The WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) Directive is aimed at the eradication of landfill as a means of disposing of hazardous materials such as arsenic in LEDs. Manufacturers are also required to build strategies for disassembly into the design of their products. In the past designing products such as cars rarely involved consideration of what would happen when they were scrapped, although some companies, such as BMW have been pro active in this respect.
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.
Dr. Chiodo is the inventor of AD and ADSM technology. He focused his research on thermally triggered disassembly using shape memory materials. His work first started in recycling related design solutions since the late 1980s. In 1991, his MA thesis investigated Design for Disassembly providing incentive for a new automated approach to what was at the time, a cumbersome endeavour. He conducted experiments including crude force methods to highly tuned approaches such as temperature, electrical resistance, vibration, volume, explosive, chemical, induction and bio triggered disassembly techniques. Since then, this work has expanded to a variety of dematerialization technology including expanded triggering mechanisms, varied hierarchical control parameters, increased temperature allowances among other considerations including the aforementioned. Dr. Chiodo invented hundreds of AD, ADSM and other automated technology mechanisms since his initial inventions in 1996. His recent work includes specific component isolation and clean segregation of specific elements for re use including LCDs. In 1996, he conducted disassembly and shape memory experiments using typical engineering polymers such as PEEK, ABS, PC, Nylon and others; manipulating their shape memory properties for potentially more cost effective active disassembly alternatives. This work has been re addressed by H. Hussein, Dr. Mark Allen and Dr. David Harrison in a paper published in 2009 with results from collaborative work between Dr. Chiodo, Motorola, Nokia, Sony, Gaiker, Indumetal, IKP etc. but has so far produced only pre competitive results. From 1996, this field has gained an increased popularity by industry which has led to more extensive research. Dr. Nick Jones has conducted work on ELVs among a variety of other novel approaches to AD using electrically triggered SMA mechanisms. Dr. Jones and Dr. Chiodo have recently developed a SMA NiTi releasing mechanism for LCD panels. These are for clean and non destructive dismantling of macro assemblies' of desktop and laptop displays. It consists of an automated electrically triggered fine wire that lies dormant until triggered at EoL. Dr. Jones has developed a group of applications for the ELV market. These include SMA devices for airbags, SMP devices for glass removal and a novel velcro releasing mechanism. Dr. Neubert explored the field of active disassembly further by looking at other trigger methods to initiate disassembly. His conceptual ideas to use the volume increase of frozen water to disconnect certain parts of a product or to use soluble fasteners, are described in his dissertation published in 2000. Barbara Willems elaborated on this research by focusing on the "pressure cells" described by Neubert. She developed a mathematical model to determine the optimal shape and dimensions of a pressure activated fastener. Implemented in a product, these snap fit like fasteners enable dismantling through variations in ambient pressure. Since pressure variations are very unlikely to occur during the normal life time of an electrical product, this trigger mechanism offers a more secure way of disassembly compared to temperature based triggering. Award winning research in the 2013 Journal, Assembly Automation:, a world survey of smart materials used in active disassembly was conducted in 2012. This work was done by Dr. Chiodo and Dr. Jones. This is currently noted in the 'Active Disassembly Blog'. Dr. Chiodo's work continues to investigate AD employing materials 'made smart'. Some applications include interstitial layers, modular mechanisms, disassembly functions and other DfX eco design strategies. Some of this work is described in the circular economy area, see the Circular Economy and original posting at Ellen MacAurther Foundation website. In Japan, U. S. A. and EU, various research departments in universities have investigated various strands of the technology. While there remains to be any mass produced and implemented applications of the technology in industry, work continues to this end.
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.
Dr. Ijomah has been investigating the application of AD technology applying it to the re manufacturing of electronic products. To date, the work has been conducted with Dr. Chiodo with some papers on the topic in various journals.
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.
Most consumer products consist of a large number of parts and a wide range of materials. Disassembly at the end of a product's useful life is an inevitably complex and time consuming operation to ensure effective separation of all component parts for subsequent re use or recycling. AD techniques permit the automation or semi automation of this process and thus make it more viable. The incorporation of AD and the implications of companies taking responsibility for the end of life recycling of their products will have long term cost implications for the consumer.
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.)
There are currently significant obstacles preventing this technology to succeeding in the mass market. (cost, re training, fin cap/law cap, arbitrage, legislative practice to be continued.
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.
A wide range of methods are being developed for use in AD. These methods generally require the use of smart materials which respond to a stimulus in order to change shape or size and thus facilitate the release of parts. The materials involved include shape memory polymers (SMP) and shape memory alloys (SMA). These materials offer significant shape changes at a range of transition temperatures, which are achieved by methods involving infrared, microwave, supercooling, chemicals and direct heat. The range of "trigger temperatures" for various smart materials means that it is possible to place the products in a heated environment where the outer elements become detached and then move on to a higher temperature zone where internal parts and sub assemblies are dismantled. Recently, other materials employed for AD, by Dr. Chiodo, have been further investigated from their initial work started in 1996. The repertoire of 'smart materials' and other approaches continues to expand.
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.
Screws, rivets, ribbons, bars and clips, specially designed to facilitate AD, can be manufactured from smart materials such as SMAs and SMPs. These will trigger at a pre determined temperature, depending on the specific application.