1、汽车工业中的绿色设计 主讲人 ：周华 PPT制作：王高爽 王建文 汪文珺 童 旭 指导老师：邓涛 2015.09.24 本讲目录： 一、绿色设计的概述 二、绿色设计在汽车工业中的应用 三、绿色设计的展望 1、绿色设计的背景及概念 一、绿色设计的概述 随着车辆工业的发展，许多社会难题也随之产生 。 致命的石油危机、交通状况的恶化、惊人的车辆垃圾、城市环境污染等。国际车辆专家认为，车辆工业的可持续发展课题变得越 来 越重要，绿色设计应运而生。 绿色设计在重建人类良性的生态家园的过程中发挥关键性的作用。同时，绿色车辆也将成为本世纪世界车辆市场的主导产品，受到了消费者的青睐。因此，探讨车辆的绿色设计，
2、不但是未来文明社会发展的需要，也是企业提高自身产品竞争力的需要。 所谓 绿色设计 是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关 环境 因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。 其基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。 对工业设计而言，绿色设计的核心是“ 3R”，即Reduce,Recycle,Reuse,不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且要使
3、产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。 2、绿色设计与传统设计的区别 对比项目 传统设计 绿色设计 设计依据 根据用户对产品提出的功能、性能、质量及成本要求来设计产品 根据环境属性和产品的基本属性来设计产品 设计人员 基本上不考虑产品的环境属性 在产品构思和设计阶段考虑降低能耗，资源重复利用等环保要求 设计工艺 再制造和使用过程中很少考虑产品及零件的回收，仅仅考虑珍贵材料的回收 在制造和使用过程中考虑产品及其零部件的可拆性，可回收性，可降解性和无毒性 设计目的 为用户的需求而设计 为用户的需求和保护生态环境而设计，满足可持续发展要求 最终产品 传统产品 绿色产品及具有绿色标志的产
4、品 3、国内外绿色设计的发展状况 为了推行“绿色设计”，美国环保局已于 1992年复季开始执行“能源之星”计划，德国政府也颁布了 电子设备废弃法”，法国则制定了“国家环境”法规。加拿大的“环境清洁法”，日本的“绿色行星计划”，我国的环境标志图案等的确定都大大促进了“绿色设计 的过程，并在各国初见成效。 4、绿色设计的主要内容 生命周期评价 材料选择与管理 产品的可回收性设计 产品的可拆卸性设计 此外，还有绿色产品的成本分析、绿色产品设计数据库等。 二、 绿色设计在汽车工业中的应用 1、绿色设计对汽车工业的意义 实现资源和能源的循环利用，节能减排； 设计中兼顾生产规模，提高原材料利用率，降低污染
5、物排放； 设计产品资源利用率高能耗利用率低； 延长产品使用周期，减少设计环节的能源浪费和环境污染； 零部件重利用高，废弃少，经济效益最大化； 选用绿色材料，降低生产成本，易于实现可持续发展。 所谓 绿色汽车 是指节约能源、对环境污染极小或是零污染的汽车，即环保节能型汽车。绿色产品是绿色设计的最终体现，是产品绿色程度的载体。绿色设计应该是面向产品全生命周期的设计，是以节省资源和保护环境为指导思想的一种新的工业设计方法。在设计汽车时，从材料的选择、汽车的结构功能、生产加工过程、汽车使用乃至废弃后的处理等，都必须考虑节省资源和保护环境这两个因素，实现资源利用率最大、废弃资源最小，最终达到环境污染最小
6、的目的。 目前的绿色汽车主要由以下几种： 1、电动汽车 2、混合动力驱动汽车 3、氢动力汽车 4、太阳能汽车 2、绿色汽车 初步设计 详细设计 改进设计 运用 生命周期评价 LCA方法，分析待设计汽车产品生命周期各个阶段可能出现的环境影响因素，运用并行设计的原理，完成产品的初步设计。 运用 LCA模拟追踪所设计的产品生命周期过程，评估设计方案的绿色特性，在此基础上完成详细设计：材料选择、拆卸回收、再制造。 根据评估结果，找出绿色产品的特性问题所在，进行改正设计，并从产品生命周期的角度出发，对产品绿色设计进行整体优化。 3、汽车工业中的绿色设计方法 3.1 概述 汽车的绿色设计过程需要考虑的因素
7、很多，主要有以下几个过程： 生命周期 ：是指一种产品自开发成功和上市销售，在市场上由弱到强，又由盛转衰，再到被市场淘汰所持续的时间。 生命周期评价： 即 LCA（ Life Cycle Assessment），它是绿色设计的分析基础，是指针对产品的环境协调性（如能源、资源的消耗，产品对生态环境和人体健康的影响），运用系统的观点，对汽车产品生命周期的各个阶段（材料制备、设计开发、制造、包装、发运、安装、使用、最终处理及回收再生）进行详细的分析或评估，从而获得产品相关信息的总体情况，为改进产品性能提供完整、准确的信息。 LCA的普通标准己于 1997年完成，并编制在 ISO14040中。 LCA原
8、理如下图： 生命周期评价过程： 确定目标与范围 清单分析 影响评价 分析 1）建立某类产品的参考标准 2）识别某类产品的改善潜力 3）用于概念设计时的方案比较 4）用于详细设计时的方案比较 包括数据的收集和处理，目标和范围确定以后，就可以模拟（对产品设计分析）或追踪（对产品性能评估）产品的整个生命周期，详细列出各个阶段的各种输入和输出清单进行分析，为下一阶段进行各种因素对目标性能的影响评价作准备。 根据清单中的信息，定性或定量分析其对生态系统、人体健康、自然资源及能源消耗等产生的影响。 图片1.png3.2 面向生命周期的绿色设计 面向产品生命周期各（某）环节的设计（ Design for X
9、）的缩写是DFX。主要有： 面向 采购 的设计（ Design for Procurement， DFP）； 面向 制造 的设计（ Design for Manufacture， DFM）； 面向 装配 的设计（ Design for Assembly， DFA）； 面向 维修 的设计（ Design for Service/Maintain/Repair， DFS）； 面向 拆卸 的设计（ Design for Disassembly， DFD） 面向 回收 的设计（ Design for Recovering & Recycling， DFR）等。 3.3 面向材料选择的绿色设计 1）设计
10、步骤 ： 2）材料的选用原则 原则 环境协调性原则 能源最佳利用原则 污染最小原则 材料的经济性原则 尽可能采用清洁型可再生能源（也称绿色能源），材料生命周期能量利用率最高原则，即输入与输出能量的比值最大。 尽量避免选择对环境有害的材料 对人体健康的损害最小，通常应注意材料的辐射强度、腐蚀性、毒性 材料的成本效益分析 材料的供应状况 尽量选择绿色、可再生、可回收的材料， 尽量选择具有相容性的材料 。 减少使用材料的种类。 材料选择时应尽可能考虑材料的利用率。 对不同材料进行标识 3.4面向拆卸回收的设计 1）基本思想： 以方便维修、方便更换、方便回收，达到节约资源和能源目标而进行可拆卸设计。
11、可拆卸设计准则 明确拆卸对象 减少拆卸工作量 。 增加易拆卸性能。 增加易处理性， 增加易分离性。 减少零部件的多样性 。 2）拆卸工艺设计 主要要考虑下列问题： （ 1）拆卸类型 （ 2）拆卸信息 产品拆卸工艺设计所需的信息如图所示。 3）拆卸深度 拆解深度与经济效益关系，如下图所示 拆解深度 初始拆解 中度拆解 深度拆解 资源回收价值较大，拆卸也较容易，相应的拆卸费用也较低，单位资源拆卸效益高。 单位资源的回收价值减少，拆卸难度增加，单位资源的拆卸效益下降 继续拆卸，则拆卸效益为负，拆卸的总利润减少 因此，从经济角度出发，拆卸工艺设计时，应尽量寻找最优拆卸深度。 3.5面向再制造的绿色设计
12、 1）再制造定义 再制造 是指以产品全寿命周期理论为指导，以废旧产品性能实现跨越式提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，对废旧产品进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称。简言之，再制造就是废旧产品高技术维修的产业化。 产品清洗：清除产品尘土、油污、泥沙等脏物； 目标对象拆卸：确定目标对象的拆卸路径，完成目标对象拆卸； 目标对象清洗：选择合适的设备、工具、工艺和清洗介质进行清洗； 目标对象检测：确定目标对象的技术、性能状态； 再制造零部件分类：根据其几何形状、损坏性质和工艺特性的共同特性来分类； 再制造技术选择：根据再制造企业的技术水平、目标对象
13、的损坏情况以及各种再制造技术的技术、经济和环境特性选择适宜的再制造技术。 2）再制造过程 包括产品清洗、目标对象拆卸、清洗、检测、再制造零部件分类、再制造技术选择、再制造、检验等八个步骤，如图所示： 再制造：根据所选的再制造技术，进行目标对象的再制造。 检验：对再制造后的目标零件进行检验，看是否达到技术要求。 3)再制造技术选择 废旧零部件再制造技术很多，主要包括喷涂法、粘修法、焊修法、电镀法、熔敷法、塑性变形法及机械加工修理法等。 热喷涂技术：热喷涂技术是一种用专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成一特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨和耐高温等性能的新兴材料表面科学技术。 堆焊修
14、复技术：借用焊接手段对金属材料表面进行厚膜改质。 胶接修复技术：胶接就是通过胶粘剂，将两个或两个以上的同质或不同质的物体连接在一起。在再制造中的应用越来越受到人们的重视。 特种电镀技术：根据基材和各种镀层的性能，然后按照零件的服役条件及使用性能要求，选用相匹配的镀层。 激光修复技术：常用的激光修复技术有：激光焊接；激光表面熔敷；激光相变硬化等。 4)再制造相关技术阐述 三、绿色设计展望 现在国内的企业认识到产品的绿色设计的重要性，我国政府也希望通过“绿色汽车”来迎战环境问题。可以说，绿色汽车技术将会是未来汽车行业的角逐领域，这对很多国家都是至关重要的事。普及绿色汽车，须要健全消费者对新绿色汽车的认识，完善的环保标准和汽车节能标准，使消费者逐步接受认可绿色汽车是推进绿色汽车发展的重要前提。 Thanks 15级 14班一组学员
