“可持续设计”（Design For Sustainability，DFS）源于“可持续发展”的理念，是设计界对人类发展与环境问题之间关系的深刻思考和不断寻求变革的实践历程，从一开始就为可持续发展而设计可以为更光明、更绿色的未来铺平道路。

正如大众所知的，可持续发展是企业的未来。转向可再生能源的企业可以在维系保持绿色环保目标的同时稳定其能源价格，获得税收减免并提高安全性。此外，研究表明，超过三分之二的千禧一代会为致力于可持续发展的公司的产品和服务支付更多费用。随着时间的推移，那些没有着力于可持续发展的公司将落后于更具环保意识的竞争对手。

有研究数据表示：工业活动占所有温室气体排放量的23%，因此在可持续制造方面，大家都有很大的改进空间。设计师和工程师有很多的机会将可持续实践融入整个制造过程，因为他们将产品带入到人类的生活中。

下面，我们将探讨如何从一开始就为可持续发展而设计，为更光明、更环保的未来铺平道路。

可持续发展的三种设计策略：

可持续制造涉及使用节约能源和资源的工艺制造产品，并最大限度地减少对环境的负面影响。您可以通过减少材料消耗、提高零件寿命和可维护性来使制造更具可持续性。

1. 减材

在可持续设计方面，使用多少材料与使用何种材料同样重要。减少物理体积可以减少一些制造过程的机器运行时间、能源消耗和原材料提取对环境的影响。此外，更小、更轻的部件在运输过程中产生的碳排放更少。重量减轻10%可使汽车燃油经济性提高6-8%，而减轻重量20%可将飞机燃油效率提高10-12%。虽然您仍然可以使用传统方法轻量化零件，但也可以考虑新的轻量化方法和工具。这些新的技术与工具使您能够实现所需的性能的同时可以最大限度地减少材料消耗。在设计零件时，请考虑：生成式设计（也叫衍生式设计）：生成式设计使用迭代仿真，在给负载条件和目标物理属性从设计空间中移除材料。由于增材制造提供了更高的设计自由度，因此与增材制造结合使用时特别有效，但许多生成式设计软件还包括铣削等传统制造工艺的设计约束。

晶格：晶格是重复的单元格，可以在不牺牲结构完整性的情况下减轻材料和重量。在仿真的帮助下，您可以快速找到合适的晶胞来产生所需的机械响应，使晶格成为在不影响功能的情况下减轻重量和材料使用的绝佳方法。

增材制造：即使没有生成式设计原则和晶格，增材制造工艺也比CNC加工等传统制造方法使用和浪费更少的材料。为了使3D打印更具可持续性，在使用熔融沉积建模（FDM）或立体光刻（SLA：全称{Stereo lithography Appearance},立体光固化成型法）技术时，请尝试尽可能消除支撑材料。这似乎是无关紧要的材料数量，但随着时间的推移而增加。

    零件整合：整合零件将减少原材料消耗、制造能源和运输子组件对环境的影响。如果您有复杂的组件或几何形状，您可以使用增材制造将它们整合到一个单元中，从而减少制造时间、材料使用、重量和运输所需的燃料量。

请记住，尽可能在可持续设计考虑因素与零件的其他需求之间取得平衡。例如，利用增材生产的生成式设计节省的材料是否超过了传统制造的成本。

2. 终身设计

更长的使用寿命意味着更少的浪费，因此设计耐用且易于更换的部件至关重要。为再制造或翻新而设计是延长产品使用寿命的常用方法。再制造设计可在不牺牲性能的情况下防止零件过时，减少二氧化碳排放，节约原材料，并有助于经济循环。甚至可以使用重复使用或维修的零件将再制造产品重建为原始规格，以延长其使用寿命。当产品无法重新组装以满足其原始规格时，它被视为翻新。翻新--分发以前退回的产品-- 比再制造更便宜但不够彻底。然而，从可持续性的角度来看，它仍然是一个不错的选择。制造商可以使用翻新产品修复缺陷和测试功能，翻新产品始终比一次性产品更具可持续性。无论您决定采用再制造还是翻新路线，都需要设计可维修的零件。简化设计以减少需要诊断、拆卸和重新组装的故障项目的数量。标准化部件以降低每单位成本的生产成本，简化库存需求，加快更换过程，并生成更多故障和可靠性数据，以供在服务规划时使用。添加检修面板、铰链或舱口，使维修难以到达的地方更加容易。同样重要的是要注意，您将需要平衡不同的可持续设计原则。零件整合可以减少能源、原材料和燃料消耗，但也会影响可维护性。当一个部件停止工作时，您将需要更换由更多子组件组成的大部分零件，而不是单个子组件，因此请务必仔细权衡您的选择。

3. 确保设计过程的可持续性

您还可以通过重新检查设计过程来减少浪费。例如，如果在制造设计之前使用仿真和虚拟装配来验证设计，则可以限制生产的原型数量并防止材料密集型重新设计。此外，如果使用增材制造来制造原型，您将比使用CNC加工或注塑成型等工艺产生更少的浪费，尤其是在以较小规模打印大型零件的情况下。如果决定使用CNC加工零件，在设计时考虑标准库存尺寸，以减少材料浪费并节省与机器时间相关的能源消耗。

此外，请务必考虑使后处理更具可持续性的不同方法。例如，使用纹理和消除对支撑材料的需求消除了后处理要求，而以最终颜色制造零件则节省了喷漆的需要。但是，如果您无法以所需的颜色制造零件，请继续集思广益其他方法以使该过程更具可持续性，例如采购不含VOC的无毒环保涂料。

您还需要超越对零件本身的思考，并松思考它是如何生产的。例如，在注塑成型过程中，需要通过CNC加工创建工具，复杂的几何形状（如挤压件，底切和型腔）需要顶杆和滑块。每个附加功能都会增加创建工具所需的材料和能量，因此简单的零件意味着更低的能源和材料消耗。您可以与兆恒机械合作修改您的设计以优化制造效率。

最后，开始考虑如何运输零件为时不晚。尝试设计嵌套零件或扁平包装的零件，以在运输过程中最大化利用空间。为了促进制造业的可持续发展，您必须从源头开始——设计。通过做出深思熟虑的设计选择，抓住机会减少材料并最大限度地延长使用寿命，我们的产品团队将与您一起尽自己的一份力量，使制造更清洁、更环保。

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