Количество материала

Независимо от того, какой материал выбран для продукта, используемый объем может быть минимизирован в процессе тщательного проектирования, включающего анализ воздействий. Применение таких методов может сделать более тонкими стены и поддерживающие элементы, в особенности если используются обычные правила физического проектирования. Они рекомендуют:

• избегать острых углов для возможности использования более тонких стен (рис. 10.6, а);

• использовать больше поддерживающих ребер меньшего размера вместо нескольких больших (рис. 10.6, Ь);

• там, где использованы листы металла или пластика, добиваться прочности, обеспечивая поддержку выпуклостями (выдающимися стойками, включенными в укрепляющие отверстия, или установкой дополнительных блоков) и ребрами, а не использованием толстых листов (рис. 10.6, с);

• наугольники (поддерживающие элементы, которые придают дополнительную силу краю детали) могут помочь в проектировке тонкостенных кожухов (рис. 10.6, d);

• следует избегать металлической арматуры в неметаллических деталях. Если это невозможно, установите ее на отламывающиеся выпуклости (рис. 10.6, е).

После того как исследована минимизация объема первоначального материала, исследуйте также и замену его нетрадиционными материалами. Простым примером успешного применения этого подхода может быть переход от использования платины в автоматических каталитических конвертерах на использование в качестве катализатора палладия. Поскольку палладий, гораздо более распространен и более дешев, чем платина и родий, используемый ранее с палладием в таких катализаторах, новый подход позволяет достичь как устойчивости, так и рыночного преимущества.

Выбор материалов

Когда для полноты картины одновременно рассматривают предложения и токсичность материалов, находят, что одни материалы явно предпочтительнее других. Поскольку их предложение достаточно (и/или хорош потенциал для рециклирования) и поскольку у них нет серьезных проблем с токсичностью, мы рекомендуем, чтобы конструкторы исследовали использование Al, С, Ре, Мп, Si и Ti. Наоборот, поскольку ожидается дефицит и/или существуют серьезные проблемы с токсичностью, мы рекомендуем, чтобы конструкторы попытались ограничить использование или вовсе избежать его следующие элементы, в отношении всех из которых был использован рейтинг «высокий» или «крайне высокий» В табл. 10.5: As, Аи, Ве, Cd, Cs, Ge, Hg, In, РЬ, Re,Tc, Т1 и Zn. Возможно, за исключением урана в ядерной энергетике, следует избегать применения радиоактивных элементов Ас, At, Fr, Ра, Ро, Rn и Th; большинство чрезвычайно редки в любом случае. Менее точный совет возможен в случае многих молекулярных и композитных материалов, которые так интенсивно используются в современной технологии. Анализ на соответствие экономатериалам, который был описан ранее, обеспечивает средство выбора среди материалов, чьи разнообразные характеристики представляют целый спектр экологических проблем.

Для специалистов по физическому проектированию процесс выбора материалов может быть резюмирован в четырех коротких целях:

• попытаться получить необходимые материалы из рециклированных потоков, а не из потоков первичных ресурсов;

• по возможности выбирать распространенные, нетоксичные, нерегулируемые материалы. Если для производственного процесса требуются токсичные материалы, попытаться производить их на месте, а не перевозить производимые где-то опасные материалы;

• проектировать с учетом минимального использования материалов в продуктах, процессах и услугах;

• проектировать для долгого срока жизни, возможного ремонта и рециклирования, увеличивать полезность материалов, как-либо используемых, и обеспечивать восстановление материалов, когда такое использование прекращается.

Конструирование с учетом окончания жизненного цикла