“可持續設計”（Design For Sustainability，DFS）源于“可持續發展”的理念，是設計界對人類發展與環境問題之間關系的深刻思考和不斷尋求變革的實踐歷程，從一開始就為可持續發展而設計可以為更光明、更綠色的未來鋪平道路。

正如大眾所知的，可持續發展是企業的未來。轉向可再生能源的企業可以在維系保持綠色環保目標的同時穩定其能源價格，獲得稅收減免并提高安全性。此外，研究表明，超過三分之二的千禧一代會為致力于可持續發展的公司的產品和服務支付更多費用。隨著時間的推移，那些沒有著力于可持續發展的公司將落后于更具環保意識的競爭對手。

有研究數據表示：工業活動占所有溫室氣體排放量的23%，因此在可持續制造方面，大家都有很大的改進空間。設計師和工程師有很多的機會將可持續實踐融入整個制造過程，因為他們將產品帶入到人類的生活中。

下面，我們將探討如何從一開始就為可持續發展而設計，為更光明、更環保的未來鋪平道路。

可持續發展的三種設計策略：

可持續制造涉及使用節約能源和資源的工藝制造產品，并最大限度地減少對環境的負面影響。您可以通過減少材料消耗、提高零件壽命和可維護性來使制造更具可持續性。

1. 減材

在可持續設計方面，使用多少材料與使用何種材料同樣重要。減少物理體積可以減少一些制造過程的機器運行時間、能源消耗和原材料提取對環境的影響。此外，更小、更輕的部件在運輸過程中產生的碳排放更少。重量減輕10%可使汽車燃油經濟性提高6-8%，而減輕重量20%可將飛機燃油效率提高10-12%。雖然您仍然可以使用傳統方法輕量化零件，但也可以考慮新的輕量化方法和工具。這些新的技術與工具使您能夠實現所需的性能的同時可以最大限度地減少材料消耗。在設計零件時，請考慮：生成式設計（也叫衍生式設計）：生成式設計使用迭代仿真，在給負載條件和目標物理屬性從設計空間中移除材料。由于增材制造提供了更高的設計自由度，因此與增材制造結合使用時特別有效，但許多生成式設計軟件還包括銑削等傳統制造工藝的設計約束。

晶格：晶格是重復的單元格，可以在不犧牲結構完整性的情況下減輕材料和重量。在仿真的幫助下，您可以快速找到合適的晶胞來產生所需的機械響應，使晶格成為在不影響功能的情況下減輕重量和材料使用的絕佳方法。

增材制造：即使沒有生成式設計原則和晶格，增材制造工藝也比CNC加工等傳統制造方法使用和浪費更少的材料。為了使3D打印更具可持續性，在使用熔融沉積建模（FDM）或立體光刻（SLA：全稱{Stereo lithography Appearance},立體光固化成型法）技術時，請嘗試盡可能消除支撐材料。這似乎是無關緊要的材料數量，但隨著時間的推移而增加。

    零件整合：整合零件將減少原材料消耗、制造能源和運輸子組件對環境的影響。如果您有復雜的組件或幾何形狀，您可以使用增材制造將它們整合到一個單元中，從而減少制造時間、材料使用、重量和運輸所需的燃料量。

請記住，盡可能在可持續設計考慮因素與零件的其他需求之間取得平衡。例如，利用增材生產的生成式設計節省的材料是否超過了傳統制造的成本。

2. 終身設計

更長的使用壽命意味著更少的浪費，因此設計耐用且易于更換的部件至關重要。為再制造或翻新而設計是延長產品使用壽命的常用方法。再制造設計可在不犧牲性能的情況下防止零件過時，減少二氧化碳排放，節約原材料，并有助于經濟循環。甚至可以使用重復使用或維修的零件將再制造產品重建為原始規格，以延長其使用壽命。當產品無法重新組裝以滿足其原始規格時，它被視為翻新。翻新--分發以前退回的產品-- 比再制造更便宜但不夠徹底。然而，從可持續性的角度來看，它仍然是一個不錯的選擇。制造商可以使用翻新產品修復缺陷和測試功能，翻新產品始終比一次性產品更具可持續性。無論您決定采用再制造還是翻新路線，都需要設計可維修的零件。簡化設計以減少需要診斷、拆卸和重新組裝的故障項目的數量。標準化部件以降低每單位成本的生產成本，簡化庫存需求，加快更換過程，并生成更多故障和可靠性數據，以供在服務規劃時使用。添加檢修面板、鉸鏈或艙口，使維修難以到達的地方更加容易。同樣重要的是要注意，您將需要平衡不同的可持續設計原則。零件整合可以減少能源、原材料和燃料消耗，但也會影響可維護性。當一個部件停止工作時，您將需要更換由更多子組件組成的大部分零件，而不是單個子組件，因此請務必仔細權衡您的選擇。

3. 確保設計過程的可持續性

您還可以通過重新檢查設計過程來減少浪費。例如，如果在制造設計之前使用仿真和虛擬裝配來驗證設計，則可以限制生產的原型數量并防止材料密集型重新設計。此外，如果使用增材制造來制造原型，您將比使用CNC加工或注塑成型等工藝產生更少的浪費，尤其是在以較小規模打印大型零件的情況下。如果決定使用CNC加工零件，在設計時考慮標準庫存尺寸，以減少材料浪費并節省與機器時間相關的能源消耗。

此外，請務必考慮使后處理更具可持續性的不同方法。例如，使用紋理和消除對支撐材料的需求消除了后處理要求，而以最終顏色制造零件則節省了噴漆的需要。但是，如果您無法以所需的顏色制造零件，請繼續集思廣益其他方法以使該過程更具可持續性，例如采購不含VOC的無毒環保涂料。

您還需要超越對零件本身的思考，并松思考它是如何生產的。例如，在注塑成型過程中，需要通過CNC加工創建工具，復雜的幾何形狀（如擠壓件，底切和型腔）需要頂桿和滑塊。每個附加功能都會增加創建工具所需的材料和能量，因此簡單的零件意味著更低的能源和材料消耗。您可以與兆恒機械合作修改您的設計以優化制造效率。

最后，開始考慮如何運輸零件為時不晚。嘗試設計嵌套零件或扁平包裝的零件，以在運輸過程中最大化利用空間。為了促進制造業的可持續發展，您必須從源頭開始——設計。通過做出深思熟慮的設計選擇，抓住機會減少材料并最大限度地延長使用壽命，我們的產品團隊將與您一起盡自己的一份力量，使制造更清潔、更環保。

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