Aktivní demontáž - Active Disassembly

Aktivní demontáž (AD) je vyvíjející se technologie spojená s tímto termínem Aktivní demontáž pomocí inteligentních materiálů (ADSM)

Obrys

Chytré materiály jako např slitiny tvarové paměti (SMA) nyní nabízejí možnost umožnit snadné a potenciálně nákladově efektivní rozebrání složitých položek. Mezi další inteligentní materiály používané společností AD patří polymery s tvarovou pamětí (SMP), inteligentní vrstvy, spreje, technické polymery atd. Vývoj této technologie by mohl recyklace spotřebního zboží častější, a tak slouží ekologicky přátelský.^[1]

Ekodesign a legislativní pozadí

Společnosti navrhující a vyrábějící řadu spotřebního zboží stále více podléhají legislativním a dalším tlakům, které vyžadují, aby zvážily důsledky svých výrobků na „konec životnosti“ (EoL). Například směrnice o vozidlech s ukončenou životností v Evropě stanoví, že současná úroveň opětovného použití a recyklace 75% (hmotnostních) musí být do roku 2015 zvýšena na 85%.^[2] Směrnice WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) je zaměřena na eradikaci skládek jako prostředek k likvidaci nebezpečných materiálů, jako je arzen, v LED. Od výrobců se rovněž požaduje, aby do designu svých produktů zabudovali strategie demontáže. V minulosti navrhování produktů, jako jsou automobily, zřídka zahrnovalo úvahy o tom, co by se stalo, kdyby byly vyřazeny, ačkoli některé společnosti, jako např BMW v tomto ohledu proaktivní.^[3]

Výzkum

Dr. Chiodo je vynálezcem technologie AD a ADSM. Svůj výzkum zaměřil na tepelně spouštěnou demontáž pomocí tvarová paměť materiály. Jeho práce začala v recyklaci souvisejících konstrukčních řešení od konce 80. let. V roce 1991 jeho magisterská práce zkoumala design pro demontáž, který poskytl pobídku pro nový automatizovaný přístup k tehdejšímu těžkopádnému úsilí. Prováděl experimenty zahrnující metody hrubé síly k vysoce vyladěným přístupům, jako jsou teplota, elektrický odpor, vibrace, objem, výbušnina, chemikálie, indukční a biospouštěcí techniky demontáže.

Od té doby se tato práce rozšířila na řadu technologií dematerializace, včetně rozšířených spouštěcích mechanismů, různých hierarchických parametrů řízení, zvýšených teplotních tolerancí, mimo jiné včetně výše zmíněných. Dr. Chiodo vynalezl stovky mechanismů AD, ADSM a dalších automatizovaných technologických mechanismů od svých počátečních vynálezů v roce 1996. Jeho nedávná práce zahrnuje izolaci specifických komponent a čistou segregaci specifických prvků pro opětovné použití, včetně LCD. V roce 1996 provedl demontáž a experimenty s tvarovou pamětí s použitím typických technických polymerů, jako jsou PEEK, ABS, PC, Nylon a další; manipulace s jejich vlastnostmi tvarové paměti pro potenciálně nákladově efektivnější alternativy aktivního demontáže. Na tuto práci se znovu zaměřili H. Hussein, Dr. Mark Allen a Dr. David Harrison v příspěvku publikovaném v roce 2009 s výsledky spolupráce mezi Dr. Chiodo, Motorola, Nokia, Sony, Gaiker, Indumetal, IKP atd. ale zatím přinesla pouze předkonkurenční výsledky.

Od roku 1996 si toto odvětví získalo zvýšenou popularitu průmyslem, což vedlo k rozsáhlejšímu výzkumu. Dr. Nick Jones provedl práci na ELV mezi řadou dalších nových přístupů k AD pomocí elektricky spouštěných mechanismů SMA. Dr. Jones a Dr. Chiodo nedávno vyvinuli mechanismus uvolnění SMA NiTi pro LCD panely. Slouží k čisté a nedestruktivní demontáži sestav makra stolních počítačů a notebooků. Skládá se z automatizovaného elektricky spouštěného jemného drátu, který spí, dokud není spuštěn na EoL.

Dr. Jones vyvinul skupinu aplikací pro trh ELV. Mezi ně patří zařízení SMA pro airbagy, zařízení SMP pro odstraňování skla a nový mechanismus uvolnění suchého zipu.

Dr. Neubert dále prozkoumala pole aktivní demontáže tím, že se podívala na další metody spouštění pro zahájení demontáže. Jeho koncepční nápady, jak využít zvýšení objemu zmrzlé vody k odpojení určitých částí produktu nebo k použití rozpustných spojovacích prostředků, jsou popsány v jeho disertační práci publikované v roce 2000.

Barbara Willems rozpracoval tento výzkum zaměřením na „tlakové buňky“ popsané Neubertem. Vyvinula matematický model pro určení optimálního tvaru a rozměrů tlakově aktivovaného spojovacího prvku. Implementovány v produktu, tyto snap-fit -jako spojovací prvky umožňují demontáž díky změnám okolního tlaku. Protože je velmi nepravděpodobné, že by kolísání tlaku nastalo během normální životnosti elektrického výrobku, nabízí tento spouštěcí mechanismus bezpečnější způsob demontáže ve srovnání se spouštěním založeným na teplotě.

Oceněný výzkum v časopise 2013 Journal Assembly Automation :,^[4] v roce 2012 byl proveden světový průzkum inteligentních materiálů používaných při aktivní demontáži.^[5] Tuto práci provedli Dr. Chiodo a Dr. Jones. To je v současné době uvedeno v „blogu aktivního demontáže“.^[6]

Práce Dr. Chioda pokračuje ve vyšetřování AD využívající materiály „made smart“. Některé aplikace zahrnují intersticiální vrstvy, modulární mechanismy, demontážní funkce a další strategie ekologického designu DfX. Některé z těchto prací jsou popsány v dokumentu oběhové hospodářství oblasti, viz oběhová ekonomika ^[7] a původní zveřejnění na webu Ellen MacA further Foundation.^[8]

V Japonsku, USA a EU různá výzkumná oddělení na univerzitách zkoumala různé oblasti technologie. Přestože v průmyslu zbývají hromadně vyráběné a implementované aplikace této technologie, práce za tímto účelem pokračují.

Re-Manufacturing Research s AD

Dr. Ijomah zkoumá použití technologie AD a využívá ji k opětovné výrobě elektronických výrobků. K dnešnímu dni byla práce provedena s Dr. Chiodo s několika příspěvky na toto téma v různých časopisech.

Výhody AD

Většina spotřebního zboží se skládá z velkého počtu dílů a široké škály materiálů. Demontáž na konci životnosti produktu je nevyhnutelně složitá a časově náročná operace, která zajistí účinné oddělení všech součástí pro následné opětovné použití nebo recyklaci. Techniky AD umožňují automatizaci nebo poloautomatizaci tohoto procesu a tím ho činí životaschopnějším. Začlenění AD a důsledky společností, které převezmou odpovědnost za recyklaci svých výrobků po skončení životnosti, budou mít dlouhodobé dopady na náklady pro spotřebitele.

Překážky AD

V současné době existují značné překážky, které brání této technologii uspět na masovém trhu. (náklady, rekvalifikace, fin-cap / law-cap, arbitráž, legislativní praxe .... bude pokračovat.

Použití inteligentních materiálů

Pro použití v AD se vyvíjí široká škála metod. Tyto metody obecně vyžadují použití chytré materiály které reagují na podnět, aby změnily tvar nebo velikost a tím usnadnily uvolnění částí. Použité materiály zahrnují polymery s tvarovou pamětí (SMP) a Slitiny s tvarovou pamětí (SMA). Tyto materiály nabízejí významné změny tvaru při různých teplotách přechodu, kterých je dosaženo metodami zahrnujícími infračervený, mikrovlnná trouba, přechlazení, Chemikálie a přímé teplo. Rozsah „spouštěcích teplot“ pro různé chytré materiály znamená, že je možné umístit výrobky do vyhřívaného prostředí, kde se oddělují vnější prvky, a poté přejít do zóny s vyšší teplotou, kde se demontují vnitřní součásti a podsestavy.

V poslední době byly další materiály používané pro AD, Dr. Chiodo, dále zkoumány z jejich počátečních prací zahájených v roce 1996. Repertoár „inteligentních materiálů“ a dalších přístupů se stále rozšiřuje.

Příklady kování AD

Šrouby, nýty, stuhy, tyče a spony, speciálně konstruované pro usnadnění AD, mohou být vyrobeny z chytré materiály jako SMA a SMP. Ty se spustí při předem stanovené teplotě, v závislosti na konkrétní aplikaci.

Poznámky a odkazy

externí odkazy

• (Aktivní demontáž)