Även om detta med plasthantering i produktutveckling är en bransch-övergripande fråga, hanterar varje företag saken olika, men möjligheterna är gemensamma; att designa och materialisera i förväg för att antingen använda en ersättning för plast eller välja en plast som är återvinningsbar och cirkulärt funktionell.
”Anta att du trots allt måste använda plast – då bör du utforma din produkt och dina kommersiella erbjudanden så att de återvinns på ett mer tillförlitligt sätt,” konstaterar PTCs Dave Duncan. ”Detta innebär att man upprätthåller ett kommersiellt arrangemang med en kund som uppmuntrar kunden att returnera eller återanvända plasten. Med hjälp av modulär design och demonterings-instruktioner, kan man se till att möjligheterna att återanvända lösningar – oavsett om det är att återanvända monteringen som innehåller plast i en ny produkt, antingen som reservdel eller om-tillverkad produkt, eller att den är monterad på ett sådant sätt att den kan återvinnas och smältas ner eller omarbetas till en sekundär produkt.”
Utveckla ett cirkulärt förhållningssätt
Cirkularitet som fenomen är fortfarande i sin linda, och mycket arbete krävs tills det blir vanlig praxis. Men en MIT-professor, som undervisar i detta ämne, sa nyligen att vi har nått sex procent på vägen mot en genuint cirkulär ekonomi.
En bit kvar på vägen alltså, men Duncan menar att det finns digitala stöd som kan underlätta och bygga upp för en snabbare resa.
”För tillverkare hjälper modulär design avsevärt. Modulär design tillåter mass-anpassning, men ännu viktigare, det ger en ”demonteringssedel” med demonteringsinstruktioner bifogade. Målet i den cirkulära ekonomin är inte nödvändigtvis att återvinna allt material och smälta ner det igen och göra det till något nytt; målet är att använda något så länge man kan och sedan, när man inte kan, ta bort så många betydande komponenterna som möjligt och återanvända dem så mycket som möjligt på den ”stora” komponentnivån. Om inget av detta gäller, ja, då återgår man till materialnivå, maler upp plasten, smälter ner den, för att tillverka något annat,” säger PTCs hållbarhetsansvarige och tillägger:
”Man kan inte komma i närheten av att kalla en industriprodukt för cirkulär eftersom det i detta perspektiv inte finns någon perfekt i industrin. Cirkularitet är mer av ett spektrum; man har i ena änden en engångsprodukt, vilket är det värsta, och i den andra änden har man utopin om en helt cirkulär produkt, som dock förmodligen är ouppnåelig i årtionden. Men tanken är att stegvis gå mot noll deponi, och vilken upparbetning du än behöver göra, gör det utan koldioxidutsläpp. Naturligtvis kommer man aldrig att nå noll avfall eller koldioxid, men man kan avancera framåt.”
Ett nytt sätt att tänka
Att utbilda designers om detta nya sätt att tänka är en process som kräver tid. För närvarande är deras fokus inte nödvändigtvis att försöka eliminera plast, men om de använder det, ska det helst göras det på ett sätt så att det kan återvinnas. Naturligtvis är det inte ett perfekt tänkande, men det är där det vanliga tänkandet befinner sig nu.
Men det finns som sagt flera sätt som designarbetet kan förflyttas i rätt riktning. Dave Duncan igen:
”Det första är genom kravhantering, som kan komma från en tillsynsmyndighet eller via krav från ett visst företag. Dessa krav kan uttryckligen kopplas till konstruktionen och hur den används, och det kommer att säkerställa att konstruktörerna respekterar designavsikten som den anges i kravställningen.
För de produkter man designar och tillverkar finns även materialdatabaser, som Ansys Granta eller Higgs Material Database, i detaljhandeln. Det är ett välinvesterat och växande område, där företag som tillhandahåller servicekataloger med material med utvalda data som gör det möjligt för designers att förstå dess återvinningsbarhet, REACH- och RoHS-överensstämmelse, och det förkroppsligade kolet i dess utvinning och skapande. När materialet är valt kan dessa attribut dras in i PLM-systemen genom CAD under designstadiet. Det kan sedan rullas upp i sammansättningarna och stycklistorna i Windchill så att man kan förstå alla valda material och det totala eller farliga materialets fotavtryck.
För inköpta komponenter finns det liknande kataloger, som SiliconExpert eller Octopart, där man kan välja kondensatorer, bultar, skruvar eller andra komponenter med liknande utvald information om hur återvinningsbart materialet är: Vad är det gjort av? Hur farligt är det? Vilka är dess risker på komponentnivå sett till koldioxid- och försörjningskedjor?
Allt material och komponentinformation i attributen som omfattas av dessa databaser kan vara associativa och påkopplingsbara. De första kunderna har börjat göra detta inom PLM eftersom de sedan exporterar dem för livscykelanalys och då man inom livscykelanalys måste använda en BOM (Bill of Materials) istället för en BOP (Bill of Parts) för att göra det som behövs.”
Designa för demontering
I nästa steg hävdar Duncan att det handlar om möjligheten att återvinna eller återanvända delar eller sammansättningar vid slutet av produktlivet. Som nämnts tidigare kan modulär design spela en roll vid demontering av en produkt. Men det kan börja falla isär rent tekniskt när du har en del som innehåller flera material, som gjuten plast med lite metall. Frågan är då vad man gör med det? Man plockar isär något, och den här plasten är återvinningsbar, men eftersom den är bildad ihop med metall kommer den nästan säkert att hamna direkt på en soptipp. Duncan:
”Ett paraply är ett perfekt exempel på detta. Den har lite aluminium som beståndsdel och den har ett återvinningsbart handtag gjutet i plast. Men på de flesta ställena är man inte inställda på att återvinna paraplyer; de slängs och skrotas trots att allt är återvinningsbart på komponentnivå. Om du inte gör en demonteringslista, som praktiskt kan göra det enkelt eller möjligt att separera dessa återvinningsbara material genom ett demonteringsförfarande, då riskerar man att hamna i rena röran. Det är i detta mjukvaran behöver förbättras idag och prestera bättre.
För att övervinna denna utmaning krävs att konstruktören kan förändra tänkandet. Det finns några tekniker som vi har sett fungera för att uppnå detta, som kombinerar morots- och käpp-metoden, även om det huvudsakligen är käppen som gäller vid denna tidpunkt. Den första tekniken återkopplar till kravställningar som säger att du bara kan blanda dessa material om du kan ta isär dem, vilket handlar om kravspårning.”
Den generativa designens roll
Generativ design kan också spela en roll i det att man med denna teknologi kan ställa upp begränsningar inom ramen för en generativ designmodell och sedan skickar din CAD-modell till den. Här kommer sedan programmet att ordna om delarna inom de begränsningar som ges till den generativa designen.
”Detta täcker dock inte in alla tänkbara alternativ då den generativa designmodellen är begränsad till ett eller bara några material åt gången för att gå igenom. De generativa modellerna behöver alltså förbättras för att hantera situationer med blandningar av metall och plast,” säger Dave Duncan och fortsätter:
”Med denna typ av optimerings-simuleringar, inom PLM-arbetsflöden, kan du också ha så kallade ”promotion validators”. Med en sådan validator kan denna – innan en ingenjör kan släppa designen eller ställa in för granskning – genomdriva att specifika simuleringar eller optimeringar körs mot designen och sedan integrera resultaten på ett sätt så att andra ingenjörer inte kan hoppa över ett steg där den kan ta bort överflödigt material eller föreslå bättre sätt för separation. Dessa ”käppmetoder” kan också uppmuntra till en mer optimerande kultur.”
Att minska koldixidavtycket
Men dessutom finns det några morötter. Vissa företag börjar ”spelifiera” koldioxidupplägg av sin design, vilket de kan göra interaktivt och översätta till något meningsfullt. Till exempel kan en motorkonstruktör uppmuntras att minska vikten ur motorn, där det förutspås att motorn kommer att användas i en miljon lastbilar. När ingenjören går igenom sin verksamhet och minskar koldioxidavtrycket kan de få en sammanfattning som säger: ”ditt arbete idag tog 1000 pickuper av vägen”. Vi har i analyser sett att denna typ av feedback är mycket motiverande för ingenjörer.
”Även om resan mot en cirkulär ekonomi för plast kommer att gå långsamt, är åtgärder redan vidtagna. Takten kommer att öka när fler företag använder modulära och generativa designteknologier. Men för närvarande bör varje möjlighet att minska skadan från plast tas tillvara eftersom varje stegvis förbättring, hur liten den än är, flyttar oss närmare dit vi i slutänden behöver komma,” avslutar PTCs VP och hållbarhets-chef.
