探讨SolidWorks下的环保设计实现

　　本文探讨了SolidWorks下实现环保设计的内容内容。

　　在当今的全球化市场中，一个负责任的公司常常是获得成功的首要条件。从股东到消费者，每个人都在不断提高对产品的环保意识，期待实现百分之百的“绿色”产品。环境污染问题成为阻碍经济发展的重要因素之一，在中国经济发展快速发展的大背景下，存在着高污染、高消耗的问题，保护环境越来越重要。SolidWorks可帮助设计群体更好地了解自己的工作对生态的影响，从而作出更加环保的设计选择。

　　绿色材料选择设计

　　原材料处于产品生命周期的源头，材料选择设计是实现全生命周期设计的前提和关键技术之一。材料的选择不仅仅影响产品的制造，而且还影响产品的销售、使用、维修、回收等过程。绿色设计要求产品设计人员改变现有设计中只注重技术性能和经济性能的材料选择思路，而要将环境因素融入到设计开发之中，了解材料对环境的影响。材料的绿色特性对家电产品的绿色性能具有极为重要的影响，因此，具体在选择时应遵循以下几个原则：

　　(1)首选可再生利用材料，尽量选用回收材料，提高资源利用率;

　　(2)尽量选用低能耗、无毒、少污染、无腐蚀性的材料;

　　(3)尽量选择环境兼容性好的材料及零部件，同一产品单元尽量选用较少的材料种类，以便于产品废弃后的有效回收;

　　(4)为便于回收，材料上要标注出其型号、种类、等级等。如在冰箱生产过程中选用环保性制冷剂，以减少对臭氧层的破坏。

　　可回收性设计

　　减少环境污染和节省自然资源是绿色设计的根本目标，而合理的回收和再生利用无疑有利于这一目标的实现。

　　可回收性设计是指：在产品设计初期充分考虑其零件材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等问题，最终找到零件材料资源、能源的最大利用，并对环境污染最小的一种设计思想和方法。可回收性设计包括以下几方面的主要内容：

　　(1)可回收材料及其标志;

　　(2)可回收工艺与方法;

　　(3)可回收性经济评价;

　　(4)可回收性结构设计。面向回收的设计思想，使产品设计师能考虑产品生命周期的全过程，既减少了对环境的影响，又使资源得到充分利用，同时还明显降低了产品成本。

　　可拆卸性设计

　　具有良好的可拆卸性是产品维护性好、零件材料可回收、可再生的重要保证，才能达到节省成本、减少污染、保护环境的目的。为此，首先应从观念上重视可拆卸性设计。设计人员应经常与用户、产品维护及资源回收部门取得联系，获取产品结构在拆卸方面存在的不足，并为可拆卸性设计的发展准备有关数据资料。其次，为便于拆卸，产品在整机设计时，就要从结构上考虑拆卸的难易程度，提出相应的设计目标、结构方案。对模块间、部件间的连接方式等问题要进行细致的研究与设计。比如，在家电产品的设计中应尽量避免采用焊接、胶粘、铆接等不可拆卸连接方式，而尽可能优先选择易于分离的搭扣式连接。

　　可维修设计

　　用可维修设计方法设计出的产品在发生故障后，可通过适当的维修使产品恢复功能，从而延长产品的寿命，实现节能、省料、无废少废的绿色目标。为了便于维修，除产品整机结构要采用模块化设计、可拆卸性设计外，各独立模块内部也要尽可能设计成可维修的。比如对易耗易损的零件、元器件，应尽量将其设计得集中一些，便于维修装卸。

　　节能设计

　　就是设计合理的产品结构、功能、工艺或利用新技术、新理论使产品在使用过程中消耗能量最少、能量损失最少。越来越多的人开始关注产品的使用所消耗的资源及其给环境带来的负担，因此在产品的设计阶段，对其使用造成的能源消耗问题应给予足够的重视。产品使用阶段的节能设计应注意根据产品耗能特点有针对性地进行。比如对录像机、电视机等产品设计时就应特别注意减少待机能耗。节能设计同样也要考虑产品的储存和运输环节。产品的运输也要消耗能源，产生污染。如汽车运输要消耗燃油，汽车尾气的污染等也会对环境产生一定的影响。减少产品的重量、减小产品的体积可能会减轻产品的运输给环境带来的负担。

　　绿色包装设计

　　产品的绿色包装，主要有以下几个原则：

　　(1)材料最省，即绿色包装在满足保护、方便销售、提供信息的功能条件下，应是使用材料最少而又文明的适度包装。

　　(2)尽量采用可回收或易于降解、对人体无毒害的包装材料。例如纸包装易于回收再利用，在大自然中也易自然分解，不会污染环境。因而从总体上看，纸包装是一种对环境友好的包装。

　　(3)易于回收利用和再循环。采用可回收、重复使用和再循环使用的包装，提高包装物的生命周期，从而减少包装废弃物。

　　而SolidWorks的Sustainability就可以帮助我们做到以下的分析评估

　　生命周期评估

　　从原材料提取和生产制造到产品使用和废品处理， 可向设计师展示他们的选择将会如何改变所设计产品的总体环境影响。

　　环境影响仪表板

　　根据以下四个因素度量产品在整个生命周期中对环境造成的影响：碳排放、空气酸化、水体富营养化和总能耗。针对上述每个因素，仪表板可显示出当前值、与原始设计的基线比较和贡献百分比。因为仪表板上的度量结果完全是实时得出，所以您将能够轻松了解设计选择带来的环境影响 — 毫不费力地使可持续性设计成为设计过程中的一个标准环节。

　　碳排放：设计方案的碳排放涉及各种温室气体，例如二氧化碳、一氧化碳和甲烷等可能导致全球变暖的气体。

　　空气酸化：空气酸化是指燃烧矿物燃料可能导致酸雨的现象。

　　水体富营养化：由于肥料进入沿海水域，导致藻类大量繁殖，从而造成当地海洋生物死亡，这种现象称为水体富营养化。

　　总能耗：总能耗是指设计的产品在整个生命周期中消耗和释放的各种形式能量的总和。

　　材料选择工具

　　过去，设计师必须通过搜索数据库，逐个比较材料属性，才能找到适合某项工作的正确材料。现在，SolidWorks Sustainability 可针对单个零件模型，自动显示“相似”材料与您选择的原始材料对环境影响的比较结果。这可帮助我们更加有效地选出理想的材料。

　　全面的环境报告

　　SolidWorks Sustainability 可生成自定义报告，显示可持续性数据，并且在报告中附上您的联系信息和公司品牌。只需轻轻单击鼠标，您就能够获得一个专业水准的演示文稿，用来演示您在可持续世界中进行设计时所采取的真实、明智的步骤。

　　成为更加成功的设计专家

　　通过使用 SolidWorks Sustainability，将向上司、同事和客户表明自己是一个具有前瞻思想和环境意识的设计师。自定义生命周期评估报告将准确显示我们是如何改进设计的 — 这些信息可能对销售和营销部门的同事也很有价值。

　　与 SoldWorks 无缝集成

　　因为 SolidWorks Sustainability 产品完全集成在 SolidWorks 任务窗格中，所以它自然毫不费力地成为工作流程的一部分。可持续性数据甚至会作为设计的标准工程信息存储在模型文件中 — 因此，在与其他人分享该模型时，这些人也能看到这些生命周期评估数据。在开始进行装配时，各个模型评估会被编译成一个报告。

　　获得即时设计反馈

　　使用 SolidWorks Sustainability，不必等待返回数据或运行测试。当变量改变时，将即时看到设计对环境的影响。可以更加迅速地评估更改，并更加轻松地了解不同的设计选择造成的环境影响 — 所有反馈信息都实时提供。可持续设计现在成为现实 — 而且成为竞争优势可持续设计已不再是停留在理论阶段的美好愿望，不再是不切实际的构想。从现在开始，设计更环保的产品将成为设计过程中不可或缺的一部分。我们将能够以十分易于理解、应用和解释的方法获得极其全面的环保视图。最终，通过帮助外面成为更具环保意识的设计师，SolidWorks Sustainability 将给公司带来强大的竞争优势。

　　下面是报告的例子：

　　模型名称: 硬盘支架

　　材料: 1060 合金

　　体积: 3275.71 毫米³

　　表面积: 9444.99 毫米²

　　重量: 8.84 克

　　制造类型: 压模

　　制造区域

　　制造区域的选择决定用于生成建模材料的能源和技术以及产品生命周期的制造步骤。

　　使用区域

　　使用区域用来决定产品使用阶段中所消耗的能源(如适用)以及产品在其寿命结束时的去向。使用区域与制造区域一道还用来评估与将产品从其制造位置运送到其使用场所而关联的环境影响。

　　Sustainability 报表

　　环境影响

　　碳排放

　　材料: 0.11 kg CO2 e

　　制造: 0.01 kg CO2 e

　　方法如下： 0.05 kg CO2 e

　　寿命结束: 1.56E-3 kg CO2 e

　　0.17 kg CO2 e

　　水体富营养化

　　材料: 2.47E-5 kg PO4 e

　　制造: 5.91E-6 kg PO4 e

　　方法如下： 3.07E-5 kg PO4 e

　　寿命结束: 3.03E-7 kg PO4 e

　　6.16E-5 kg PO4 e

　　空气酸化

　　材料: 7.09E-4 kg SO2 e

　　制造: 1.32E-4 kg SO2 e

　　方法如下： 1.91E-4 kg SO2 e

　　寿命结束: 1.93E-6 kg SO2 e

　　1.03E-3 kg SO2 e

　　总能源消费量

　　材料: 1.43 MJ

　　制造: 0.12 MJ

　　方法如下： 0.67 MJ

　　寿命结束: 1.94E-3 MJ

　　2.22 MJ