绿色设计中的材料选择

2014-09-16 11:59 作者:管理员14 来源:未知 浏览: 字号:

摘要:1绿色设计对材料的要求 材料的生产和使用是社会生产和发展的基础之一。而材料生产的过程也是一个资源能源消耗、产生环境影响的过程。因此,材料的绿色特性对最终产品的绿色程度具有重要意义。 绿色设计首先要求构成产品的材料具有绿色特性。也就是说,在产品

1绿色设计对材料的要求
    材料的生产和使用是社会生产和发展的基础之一。而材料生产的过程也是一个资源能源消耗、产生环境影响的过程。因此,材料的绿色特性对最终产品的“绿色程度”具有重要意义。
    绿色设计首先要求构成产品的材料具有绿色特性。也就是说,在产品的整个生命周期内,这类材料应有利于降低能耗,减轻环境负担。具体来说,应符合以下要求:
    1)从生产过程看,所用材料应是低能耗、低成本、少污染的材料;
    2)从制造过程看,所用材料应是易加工且加工中无污染或污染最小的材料;
    3)从报废后易于处理的角度看,所用材料应是易回收、易处理、可重用、可降解的材料。
2绿色材料选择的原则
    绿色材料,又称环境协调材料或生态材料,是指那些具有良好使用性能或功能,并对资源和能源消耗少,对生态与环境污染小,有利于人类健康,与环境协调的材料。绿色材料的选择不仅要满足传统的选材原则,还要考虑材料的绿色性能,实现这些因素之间的协调,如表36.2-1所示。
绿色材料的选择原则
常用塑料材料的相容性常用塑料材料的标识与标志符号
3绿色材料的选择
    绿色设计的选材思想是根据绿色产品设计的特点.遵循产品功能属性和绿色属性的总原则,综合考虑材料的基本性能(使用性能和工艺性能等)、经济性能和环境性能三大要素,完成产品的材料选择。
3.1选材签本步骤
    选材过程通常可以概括为以下五个步骤。
    1)零件对所选材料的性能要求分析及失效分析。
    2)对可供选择的材料进行筛选。根据第一步的结果获取可供选择的材料集。根据产品市场需求和企业现实状况,把材料的各项经济指标和环境指标作为材料选择的必要条件,对材料的选择进行限制。
    3)对可供选择的材料进行评价。这个阶段的任务是按照规定的要求来衡量候选材料,并最终确定最佳材料。评价阶段可以从最关键的性能开始,然后评价次要性能,或根据所有有关的性能对各类候选材料进行比较,主要根据设计者的价值取向和产品的要求。在很多场合,使用系统分级和定量的方法进行评价选择,结果更具有客观性。
    4)最佳材料的决定。通过上述步骤应该得出要选择的材料,但是有时上述评价的结果有两种,甚至三种材料不相上下,评价的结果不明确,此时选材者应该用经验作出判断和决定。最后当出现没有一种材料能满足各种要求时,可以放宽要求,或者从根本上重新设计。
    5)零件所选材料的实际验证。对于成批、大生产的零件和非常重要的零件在企业内部先进行试生产,试生产时要进行台架试验、模拟试验。当确认无误后再投放市场,而且要不断接受从市场反馈回来的质量信息,作为改进产品的依据。
3.2绿色材料选择的三维方法
    绿色材料选择的兰维方法思想如图36.2-1所示,把材料选择中三个不相容的问题放在一个三维空间范围内进行考虑。
绿色材料选择的三维方法思想
    材料选择三维方法框图如图36.2-2所示。图中的备选集是指各种材料构成的材料集合,为了便于对各种材料进行选择和管理,将所有材料集合放人材料数据库中。
    三维方法的主要工作流程如下。
    1)设计人员依据客户的需求,确定零件所需材料的全部性能要求,从备选材料集合M1中得出第一维选择后的备选材料集M2。
    2)设计人员根据产品需求和设计单位的实际情况,判断经济性和环境性二者的重要程度。
    3)如果认为经济性比环境性重要,那么优先根据经济性指标来选择材料。根据经济性的各项指标,从备选材料集合Mz中得出第二维选择后的备选材料集M3。
    4)根据需求分析确定的环境因素,利用有关数学分析理论(如层次分析法、集对理论、灰色系统分析、模糊评价法等),对零件设计中所需要考虑的环境因素进行评价。
    5)将M3中每种材料的环境性能进行加权求和,得到最终的环境性能指数,其中指数最大的即为环境性能最好的材料,形成最优材料集M4。
    6)如果在步骤2)中判断环境性比经济性重要,那么在经过步骤1)后,步骤3)就是对备选材料集M2进行环境性能评价和选材,得到备选材料集M3,然后再根据经济性能的各项指标对备选材料集M3进行最后的筛选,得到材料集从,即最佳材料。
材料选择三维方法框图
4材料的绿色性能评价
    正确评价材料的环境属性,即判断材料是否为绿色材料,有许多不同的方法。从其实质来看,可以分为两类,一类是用于材料开发生产过程的评价,其过程程序比较复杂,如泛环境函数法、生命周期评价法等;另一类则是易份、具体的,最终能由消费者荆断材料环境属性的方法,具有普及性、广泛性,如材料的再生循环利用度的评价、表示系统等。下面对常用材料绿色程度的评价方法进行简要的介绍。
4.1泛环境函数法
    该方法将材料的生产过程看成是一个黑箱,省去过程中的各种具体反应,仅考虑翰人翰出关系。其输人参数包括资源和能源两大类,而抽出参数除产品外,还有各种形式的排放物,如图36.2-3所示。可以看出.材料生产过程系统与外界交互作用的参数有四项:能撅、资源、产品和排放物。除产品对外界有正效应外,其余三项对外界都有直接的或间接的负效应。
某过程的输入输出参数
 
计算公式
计算公式2
4.2材料再生循环利用度的评价及表示系统
    该系统是日本关西大学的中野加都子提出的一种面向消费者的普及型绿色材料评价系统。该系统由以下三部分组成。
    1)可以再生循环利用的原材料。这是指在产品中可再生循环利用的材料,一般只表示最主要的材料,如家电产品等复杂产品。另外,不管含盘比例的大小,对特别有必要再生循环利用的材料(如水银
等有害物质及稀有金属等)应优先表示。
    2)再生循环利用。这是表示将产品回收到指定的地方,以便于再生循环利用的方法。指定的回收地方通常标注在产品上或在产品使用说明书中提示给消费者,如标注的“商店”、“自动回收机”、“当地的
一般分类垃圾场”等。通过表示出再生循环利用的方法,可以给消费者以具体的指导,使现有的回收方法更加明确、统一,从而有效地实施再生循环利用。
    3)再生循环利用度。这是将可再生循环利用的程度以分数和星级进行评价和表示。例如,给100%可以再生循环利用的产品打100分;给一次性使用的产品打0分等。如图36.2.4所示为该系统的效果。为了实现环境协调型社会的这一目标,应该采用简单易懂的方式将生产者和消费者紧密联系起来。再生循环利用度的计算方法是按某种产品每种构成材料的资源化方法分别给出再生利用度的分数,将此分数与构成材料的比率相乘后再累加起来,如表36.2-10所示。
材料再生循环利用度的评价实施再生循环利用度色评价表示系统的效果材料相关数据库举例
塑料的环境属性数据
(责任编辑:laugh521521)
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