ISSN Seria ta stanowi kontynuację Zeszytów Naukowych Politechniki Poznańskiej Mechanika (ostatni 49. numer ukazał się w 2003 r.

Transkrypt

1

2 Komitet Redakcyny serii Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcą dr hab. inż. MACIEJ KUPCZYK, prof. nadzw.; dr hab. inż. ANDRZEJ MODRZYŃSKI, prof. nadzw.; dr hab. inż. MARIAN OSTWALD, prof. nadzw.; dr hab. inż. ALEKSANDRA PERTEK-OWSIANNA, dr hab. inż. EDWARD PAJĄK, prof. nadzw. (przewodniczący); mgr inż. MAGDALENA DIERING (sekretarz) Seria ta stanowi kontynuacę Zeszytów Naukowych Politechniki Poznańskie Mechanika (ostatni 49. numer ukazał się w 003 r.) Proekt okładki PIOTR GOŁĘBNIAK Utwór w całości ani we fragmentach nie może być powielany ani rozpowszechniany za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiuących, nagrywaących i innych bez pisemne zgody posiadacza praw autorskich. Wydanie I ISSN Copyright by Politechnika Poznańska, Poznań 008 WYDAWNICTWO POLITECHNIKI POZNAŃSKIEJ Poznań, pl. M. Skłodowskie-Curie tel. (06) , faks (06) office_ed@put.poznan.pl, Sprzedaż publikaci: Księgarnia Politechnik 6-38 Poznań, ul. Piotrowo 3 tel. (0 6) 66534; faks (0 6) politechnik@politechnik.poznan.pl, Druk: Prymasowskie Wydawnictwo Gaudentinum Drukarnia Cyfrowa

3 SPIS TREŚCI. Ewa DOSTATNI, Anna KARWASZ Dobór materiałów i połączeń proektowanych wyrobów AGD z uwzględnieniem recyklingu... Household appliances design with consideration of materials recycling and choice of unctions.... Serge HLOCH, Jan VALIČEK Statistical estimation of the smooth zone maximal depth at surfaces created by abrasive water-et Anna KARWASZ Narzędzia wspomagaące recyklingową ocenę wyrobów... Computer aided products recycling assessment Agnieszka KUJAWIŃSKA, Michał ROGALEWICZ Narzędzia statystycznego sterowania procesami dla krótkich serii produkcynych... SPC tools for short production runs Magdalena MIERZWICZAK Obliczanie sztywności efektywne kwadratowe płyty perforowane metodą Trefftza z użyciem specalnych T-funkci... Effective flexural rigidity of perforated plates by means of Trefftz method with the use of special purpose Trefftz functions Magdalena MIERZWICZAK Staconarne przewodzenie ciepła przez wielowarstwową ściankę o zależnym od temperatury współczynniku przewodzenia ciepła... Steady-state heat conduction in multilayered plate with temperature-dependent thermal conductivity Rosen MITREV, Bozhidar GRIGOROV Dynamic behavior of a spherical pendulum with spatially moving pivot Anton PALKO New approach to design of industrial robots Jura SMRČEK, Anton PALKO, Martin NEMEC The analysis and evolution of walking service robots design Beata STARZYŃSKA Badanie skuteczności funkconowania systemu zarządzania akością w wybranym przedsiębiorstwie... Research of the effectiveness of quality management system into a chosen enterprise.... Krzysztof WIŚNIEWSKI, Aneta BARTKOWSKA, Aleksandra PERTEK Laserowe stopowanie borem azotowane stali 4CrMo4... Laser alloying with boron of nitrided 4CrMo4 steel Şahin YILDIRIM, Menderes KALKAT, Ibrahim UZMAY, Géza HUSİ Force analysis of bearings on cranes using a proposed recurrent hybrid neutral network... 5

4

5 ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI POZNAŃ SKIEJ Nr 9 Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcą 008 EWA DOSTATNI, ANNA KARWASZ DOBÓR MATERIAŁÓW I POŁĄCZEŃ PROJEKTOWANYCH WYROBÓW AGD Z UWZGLĘDNIENIEM RECYKLINGU W artykule przedstawiano zagadnienie proekologicznego proektowania wyrobów AGD z uwzględnieniem systemów informatycznych wspomagaących ten proces. Omówiono skutki oddziaływania wyrobu na środowisko naturalne, rosnące znaczenie aspektów ekologicznych w cyklu życia wyrobu oraz podstawowe zasady, etapy i korzyści ekoproektowania. W kolene części ukazano problem rosnące ilości zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (w tym wyrobów AGD) oraz udział tworzyw sztucznych w stosowanych materiałach konstrukcynych. Efektem końcowym est opracowanie algorytmu postępowania podczas proektowania uwzględniaącego recykling oraz ego implementaca w aplikaci wspomagaące dobór materiałów i połączeń w proekologicznym proektowaniu wyrobów gospodarstwa domowego. Słowa kluczowe ekoproektowanie, recykling, komputerowe wspomaganie proektowania. WSTĘP Końcowym etapem cyklu życia wyrobu est ego unicestwienie lub odzysk. Uwzględnienie tego etapu uż we wczesne fazie rozwou (na etapie koncepci) pozwala zredukować negatywne oddziaływanie wyrobu na środowisko naturalne, a także zminimalizować koszty poużytkowe związane z wymaganym przez prawo obowiązkiem zagospodarowania zużytych bądź wyeksploatowanych produktów. Jednakże, częstym problemem est brak fachowe wiedzy i odpowiednich danych dotyczących możliwości recyklingu wyrobu, gdyż z reguły wykracza to poza kompetence proektanta. Z tego względu coraz większe znaczenie maą specalistyczne systemy informatyczne, które wspomagaą proektanta w decyzach podemowanych podczas proekologicznego proektowania. Z uwagi na małą liczbę dostępnych na rynku systemów, ich wysoką cenę oraz ograniczoną funkconalność poawia się zapotrzebowanie na inne tego typu systemy. W artykule prezentowany est system wspomagaący dobór materiałów oraz połączeń wykorzystywanych przy proektowaniu wyrobów w aspekcie ich demontażu i recyklingu. Do wyrobów stwarzaących nawiększe zagrożenie dla środowiska należą urządzenia elektryczne i elektroniczne, w których nawiększy udział maą artykuły gospodarstwa domowego (w skrócie AGD). Podstawowymi materiałami

6 6 E. Dostatni, A. Karwasz konstrukcynymi tego typu wyrobów są tworzywa sztuczne, których recykling nie est procesem łatwym i wymaga uwzględnienia wielu czynników, również ekonomicznych. Dlatego tworzywa te należy tak dobierać, aby maksymalnie ograniczyć koszty przy zachowaniu pożądanych parametrów użytkowych i odpowiedniego poziomu recyklingu. Jednak zanim dany produkt zostanie poddany procesowi recyklingu, należy go uprzednio zdemontować. Przy założeniu stosowania te same metody koszt demontażu w duże mierze zależy od czasu, który on zamue. W tym miescu należy się zastanowić, akie techniki łączenia tworzyw sztucznych należy przyąć, aby maksymalnie skrócić czas demontażu, zachowuąc pożądane właściwości wyrobu [3]. Punktem wyścia est rozpoznanie zagrożeń dla środowiska naturalnego, akie niosą ze sobą wyeksploatowane wyroby, i działania, akie należy podąć, aby ak naskutecznie zminimalizować te zagrożenia. Nalepszą metodą ich likwidaci est dotarcie do źródła problemu, co w przypadku produktu oznacza skupienie uwagi na etapie proektowania. Wiąże się z tym poęcie proekologicznego proektowania wyrobów, nazywane w literaturze ekoproektowaniem.. PROEKOLOGICZNE PROJEKTOWANIE WYROBÓW.. Ekoproektowanie Ekoproektowanie stanowi nowe podeście do proektowania wyrobów. Polega ono na identyfikowaniu aspektów środowiskowych związanych z produktem i włączaniu ich do procesu proektowania uż na pierwszych etapach rozwou produktu. Określa się e również mianem proektowania dla środowiska czy proektowania zgodnego z zasadami zrównoważonego rozwou. W literaturze funkconuą następuące określenia: ecodesign, DfE (z ang. Design for Environment), environmental design, ecological design, sustainable product design, green design. Ekoproektowanie wprowadza dodatkowy wymiar do proektowania tradycynego. Choć nadal kluczową rolę odgrywaą takie aspekty, ak funkca, bezpieczeństwo, ergonomia, wytrzymałość, akość czy koszty, to ednak dochodzi dodatkowe kryterium, którym est ocena proektu z punktu widzenia oddziaływania wyrobu na środowisko. Główne argumenty przemawiaące za ekoproektowaniem to []: udoskonalanie produktów i procesów technologicznych, podstawy prawne (IPP polityka zintegrowanego wyrobu, EuP dyrektywa dotycząca ekoproektowania wyrobów zużywaących energię, WEEE dyrektywa dotycząca zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego, RoHS dyrektywa dotycząca zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego),

7 Dobór materiałów i połączeń proektowanych wyrobów AGD 7 obniżanie kosztów przez weryfikacę i modyfikacę wyrobu na wczesnych etapach koncepcynych, nadążanie za zmieniaącymi się oczekiwaniami klientów, obniżenie materiałochłonności i energochłonności produktów w całych cyklach ich istnienia, zmnieszenie ciężaru produktów i ich opakowań, obniżanie kosztów produkcynych i eksploatacynych. Pomimo że sam proces proektowania w minimalnym stopniu oddziałue na środowisko, to szacue się, iż ok. 80% wszystkich oddziaływań środowiskowych związanych z wyrobem zostae określonych właśnie w fazie proektowania (rys. ). W momencie zakończenia etapu przygotowania wyrobu do produkci są niewielkie możliwości zmian w celu zwiększenia efektywności procesu produkcynego i zminimalizowania ego negatywnego wpływu na środowisko [7]. Rys.. Wykres przedstawiaący koszt oraz wpływ wyrobu na środowisko w kolenych fazach ego życia [7] Fig.. Diagram presenting the comparison of cost and product environmental impact during successive product life cycle stages.. Aspekty recyklingu Na rysunku przedstawiono główne aspekty recyclingu z uwzględnieniem trzech podstawowych filarów techniczno-konstrukcynych produktu: (a) ogólne struktury (np. obudowa, elementy konstrukci, części), (b) techniki łączenia części i elementów, (c) surowców i materiałów. Filarom tym przyporządkowane są odpowiednie poziomy konstrukcyne: () poziom ogólny (koncepcyny), () specyfikaca produktu, (3) specyfikaca części i komponentów, (4) specyfikaca materiałów.

8 8 E. Dostatni, A. Karwasz Rys.. Główne aspekty recyklingu i konstrukci produktu [] Fig.. The main aspects of recycling and product design [] Analiza aspektów recyklingu w odniesieniu do konkretnego produktu otwiera możliwości daleko idące ego oceny i optymalizaci. W tablicy przedstawiono wybrane przykłady. Tablica Analiza aspektów recyklingu produktu, ego ocena i optymalizaca [6] Recycling criterions analysis with respect to product assessment and optimization [6] Techniczne kryteria recyklingu Dostęp do komponentów lub części Identyfikaca komponentów i części, dokumentaci Ocena bezpośredni, łatwy dostęp pośredni, utrudniony dostęp trudny dostęp lub ego brak ednoznaczna, łatwa identyfikaca dokumentaci słaba widoczność oznakowania, niepełna dokumentaca brak oznakowania i dokumentaci Optymalizaca optymalizaca zbędna sprawdzić możliwości uproszczenia rozwiązań konstrukcynych: modularna budowa, konstrukcyna niezależność koleności demontowania, redukca liczby części, standaryzaca daleko idące uproszczenia konstrukcyne (. w.) optymalizaca zbędna poprawa dokumentaci i (lub) metody oznakowania: widoczność, standaryzaca, trwałość Wykonanie dokumentaci demontażowe i oznakowanie części (. w.)

9 Dobór materiałów i połączeń proektowanych wyrobów AGD 9 Tablica cd. Czas demontażu (z uwzględnieniem specyfiki produktu) krótki stosunkowo długi bardzo długi ekonomiczna nierentowność demontażu optymalizaca zbędna sprawdzić możliwości zastosowania modularne budowy, redukci części, optymalizaci technik łączenia, ułatwienia dostępu do punktów łączeniowych zmiany (uproszczenia) konstrukcyne, modularna budowa, redukca części, standaryzaca i uednolicenie technik łączenia części łatwo demontowalne, bez konieczności ich niszczenia, zastosowanie ednolitych technik i narzędzi optymalizaca zbędna; sprawdzić możliwość maszynowego demontażu Techniki łączenia i ich różnorodność demontaż niszczący części lub wymagaący użycia niestandardowych narzędzi techniki łączenia nieniszczące komponentów przy demontażu; standardowe narzędzia demontażu demontaż trudny, niszczący części, różne typy łączeń redukca typów łączeń, daleko idące ulepszenia technik łączeniowych (. w.) Możliwość odzysku surowców (materiałów) Materiały (komponenty, części) niebezpieczne produkt recyclingu o niezmienionych właściwościach produkt o gorszych właściwościach (w porównaniu z materiałem pierwotnym) odzysk nie est możliwy odpady brak stosowane, łatwe do demontażu (separaci) separaca i demontaż stosowanych materiałów niemożliwy łub bardzo trudny brak optymalizaca zbędna sprawdzić możliwości zastosowania materiałów o lepszych właściwościach recyklingowych lub możliwość redukci różnorodności materiałów zmiana surowca, zastosowanie materiałów kompatybilnych optymalizaca zbędna sprawdzić możliwości zastąpienia (eliminaci), zapewnić odpowiednie oznakowanie sprawdzić możliwość zastąpienia stosowanych materiałów lub oznakowanie, ułatwić separacę (ulepszenia konstrukcyne, łączenia, modularna budowa ) zmiany konstrukcyne umożliwiaące zastosowanie recyklatów

10 0 E. Dostatni, A. Karwasz Należy ednak pamiętać, że uniwersalne i wyczerpuące przedstawienie wszystkich sposobów optymalizaci właściwości prorecyklingowych wyrobów nie est możliwe ze względu na ich dużą różnorodność i daleko idącą indywidualność rozwiązań technicznych. Przytoczone przykłady ukazuą edynie możliwe kierunki działań. Przed proektantem stoi zadanie ustalenia strategii postępowania w odniesieniu do danego przypadku. 3. SPRZĘT ELEKTRYCZNY I ELEKTRONICZNY Produkca sprzętu elektronicznego est głównym składnikiem gospodarki europeskie, a małe i średnie przedsiębiorstwa w tym sektorze stanowią wyróżniaące się źródło innowaci i pomysłów na nowe wyroby, niestety wiąże się to ednak z pewnymi problemami środowiskowymi. Na przykład, sprzęt do zastosowań domowych i biurowych pobiera więce niż 5% finalnego zużycia energii, a sprzęt oświetleniowy 7% pozostałe części energii, przy czym znaczna e ilość est tracona na wytworzenie ciepła, a nie światła [8]. Urządzenia elektroniczne stały się nieodłącznym elementem rozwou współczesne cywilizaci. Po pewnym czasie posiadane sprzęty, mimo iż niektóre z nich są eszcze sprawne, są wyrzucane do śmieci, a stamtąd trafiaą na wysypiska. Choć wyeksploatowany bądź złomowany sprzęt elektroniczny stanowi tylko pewną część ogólne masy odpadów, to ze względu na swą specyfikę (zawiera metale ciężkie, chlorowcopochodne, tworzywa sztuczne) est odpadem uciążliwym dla środowiska. Ze względu na zaawansowaną technologię produkci materiały wieloskładnikowe są trudne do recyklingu. W załączniku do ustawy z dnia 9 lipca 005 roku o zużytym sprzęcie elektrycznym i elektronicznym dokonano podziału sprzętu na grupy ze względu na ego rodza (tabl. ) [0]. Jak wynika z analizy danych, w 007 roku na terytorium Polski wprowadzono łącznie kg sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Nawiększą masę sprzętu kg wprowadzono w grupie, czyli wielkogabarytowych urządzeń gospodarstwa domowego (49,7 % łączne masy; tablica 3, rys. 3) [8]. Osiągnięty poziom zbierania zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego w Polsce w 007 roku wyniósł 4,88%, w tym poziom zbierania sprzętu z gospodarstw domowych,85%, natomiast z innych źródeł niż gospodarstwa domowe 3,03%. W przeliczeniu na ednego mieszkańca zebrano 0,7 kg zużytego sprzętu (przymuąc liczbę ludności w 007 roku 38 6 tys. osób źródło GUS).

11 Dobór materiałów i połączeń proektowanych wyrobów AGD Tablica Podział sprzętu elektrycznego i elektronicznego ze względu na ego rodza [0] Electric and electronic equipment classification [0] Nr grupy Rodzae sprzętu elektrycznego i elektronicznego Wielkogabarytowe urządzenia gospodarstwa domowego Małogabarytowe urządzenia gospodarstwa domowego 3 Sprzęt teleinformatyczny i telekomunikacyny 4 Sprzęt audiowizualny 5 Sprzęt oświetleniowy 6 Narzędzia elektryczne i elektroniczne z wyątkiem wielkogabarytowych, staconarnych narzędzi przemysłowych 7 Zabawki, sprzęt rekreacyny i sportowy Przyrządy medyczne z wyątkiem wszystkich wszczepianych i skażonych 8 produktów 9 Przyrządy do nadzoru i kontroli 0 Automaty do wydawania Tablica 3 Całkowita masa wprowadzonego sprzętu elektrycznego i elektronicznego w Polsce w 007 roku z podziałem na grupy [8] Total mass of electric and electronic equipment took in market in Poland in 007 [8] Nr grupy Rodzae sprzętu elektrycznego i elektronicznego Całkowita masa [kg] Wielkogabarytowe urządzenia gospodarstwa domowego ,3 Małogabarytowe urządzenia gospodarstwa domowego ,69 3 Sprzęt teleinformatyczny i telekomunikacyny ,48 4 Sprzęt audiowizualny ,89 5 Sprzęt oświetleniowy ,60 6 Narzędzia elektryczne i elektroniczne z wyątkiem wielkogabarytowych, staconarnych narzędzi przemysłowych ,0 7 Zabawki, sprzęt rekreacyny i sportowy ,44 8 Przyrządy medyczne z wyątkiem wszystkich wszczepianych i skażonych produktów 8 66,0 9 Przyrządy do nadzoru i kontroli ,3 0 Automaty do wydawania ,69

12 E. Dostatni, A. Karwasz Rys. 3. Procentowy udział całkowite masy wprowadzonego sprzętu elektrycznego i elektronicznego w Polsce w 007 roku z podziałem na grupy [8] Fig. 3. Percentage participation of electric and electronic equipment mass in Poland in 007 in various groups [8] Powyższe dane stały się podstawą wyboru wyrobów do analizy. Wyrobami tymi są urządzenia gospodarstwa domowego, powszechnie nazywane AGD. Wśród materiałów konstrukcynych stosowanych do ich produkci dużą grupę stanowią tworzywa sztuczne. 4. TWORZYWA SZTUCZNE WYKORZYSTYWANE W SPRZĘCIE ELEKTRONICZNYM I ELEKTRYCZNYM W celu planowanego odzyskania surowców zawartych w sprzęcie elektronicznym i elektrycznym konieczne est poznanie struktury materiałów konstrukcynych wykorzystywanych w tego typu urządzeniach. Ilość i struktura materiałów zależą głównie od rodzau urządzenia, naczęście ednak są to tworzywa sztuczne, metale, szkło, drewno i papier. Strukturę materiałów konstrukcynych w urządzeniach gospodarstwa domowego można przedstawić na przykładzie zmywarki do naczyń (rys. 4). Udział tworzyw sztucznych w tym wyrobie w stosunku do całości wynosi 4,6%. Nie est to aż tak dużo, gdyż może on wynosić 7 70% masy, średnio est to poniże 40% masy. Jednakże 4,6% stanowi większość w stosunku do innych materiałów [9].

13 Dobór materiałów i połączeń proektowanych wyrobów AGD 3 Rys. 4. Udział różnych materiałów konstrukcynych w zmywarce do naczyń [9] Fig. 4. Constructional material contribution in washer [9] W przemyśle wyrobów AGD w kraach Europy Zachodnie zużywa się ok. 0% masy wszystkich wyprodukowanych tworzyw sztucznych, pod względem zużycia wyprzedza go edynie sektor opakowań (rys. 5). W odróżnieniu ednak od branży opakowań nie ma w nim ednego, dominuącego typu tworzywa, a tzw. standardowe tworzywa sztuczne są stosowane tylko w ograniczonym zakresie. Przeważaą droższe tworzywa techniczne nazywane nowoczesnymi tworzywami. Są to tworzywa sztuczne charakteryzuące się bardzo dobrymi własnościami ślizgowymi, wysoką odpornością na ścieranie, wysoką temperaturą użytkową oraz dużą wytrzymałością mechaniczną []. Ocenia się, że ogólnie w przemyśle elektrotechnicznym stosue się obecnie ok. 80 różnych rodzaów tworzyw sztucznych. Cechą charakterystyczną est również duży udział tworzyw zawieraących środki uniemożliwiaące palenie (blisko 3% tworzyw konstrukcynych) [9]. Rys. 5. Zużycie tworzyw w poszczególnych sektorach w 005 roku [9] Fig. 5. Plastics use in particular sectors in 005 [9]

14 4 E. Dostatni, A. Karwasz Wśród oferowanego na rynku oprogramowania inżynierskiego istniee niewiele systemów wspomagaących proekologiczne proektowanie. Większość z nich pozwala na wyznaczenie optymalne ścieżki demontażu, kosztów i poziomu recyklingu na podstawie informaci o uż istnieącym wyrobie. Pewną grupę stanowią programy przeznaczone dla konkretne gałęzi przemysłu (np. samochodowego), których zastosowanie est ograniczone tylko do dane grupy wyrobów. Inne z kolei są za mało funkconalne, gdyż zawężaą możliwości, ak np. Sustainable Materials Assistant, tylko do doboru materiałów bądź nie uwzględniaą norm i prawodawstwa. Niektóre systemy nie maą interfesu opracowanego w ęzyku polskim. Z tego powodu opracowano aplikacę wspomagaącą pracę proektanta przy podemowaniu decyzi i ułatwiaącą korzystanie z wiedzy zawarte w bazie wiedzy []. Prezentowana poniże aplikaca wspomagaąca dobór materiałów i połączeń w proekologicznym proektowaniu wyrobów AGD stanowi edno z możliwych rozwiązań, które może być pomocne proektantowi przy proektowaniu wyrobów z uwzględnieniem ich recyklingu. 5. PROJEKT APLIKACJI WSPOMAGAJĄCEJ DOBÓR MATERIAŁÓW I POŁĄCZEŃ W PROEKOLOGICZNYM PROJEKTOWANIU WYROBÓW AGD 5.. Wymagania funkconalne zdefiniowane dla aplikaci Wymagania funkconalne systemu wspomagaącego dobór materiałów i połączeń w proekologicznym proektowaniu wyrobów gospodarstwa domowego zostały zdefiniowane następuąco: Ewidenca danych o materiałach est to funkca, która umożliwia dodawanie, usuwanie i edycę wszystkich danych i informaci na temat materiałów konstrukcynych, akimi są tworzywa sztuczne. Ewidenca danych o technikach łączenia materiałów funkca umożliwiaąca dodawanie, usuwanie i edycę danych o możliwych do zastosowania technikach łączenia tworzyw sztucznych. Ewidenca danych o narzędziach funkca umożliwiaąca dodawanie, usuwanie i edycę danych o narzędziach stosowanych do demontażu połączeń. Ewidenca danych o stawkach sprzedaży (skupu) est to funkca, która umożliwia firmie recyklingowe dodawanie, usuwanie i edycę wszystkich danych o stawkach sprzedaży (skupu) materiałów do (przez) firm (-y) recyklingowych (-e), o ich rodzau, masie i właściwościach. Dobór materiałów pod kątem ich późnieszego recyklingu funkca, która pozwala dobrać materiały do wykonania części wyrobu, aby poziom ego recyklingu był ak nawyższy przy ak naniższych kosztach.

15 Dobór materiałów i połączeń proektowanych wyrobów AGD 5 Dobór połączeń pod kątem ich późnieszego demontażu funkca umożliwiaąca dobór połączeń, których czas i koszty demontażu są ak naniższe. Przy doborze połączenia powinien być również uwzględniony stopień kompatybilności łączonych materiałów. Przyporządkowanie narzędzi do demontażu funkca pozwalaąca na dobór narzędzi potrzebnych do demontażu danego połączenia. Szacowanie kosztów demontażu funkca umożliwiaąca oszacowanie kosztów demontażu wyrobu. Szacowanie kosztów recyklingu funkca umożliwiaąca oszacowanie kosztów recyklingu materiałów, z których będą wykonane części wyrobu. Obliczanie poziomu recyklingu funkca, która umożliwia obliczenie poziomu recyklingu wyrobu. Raporty funkca, dzięki które można utworzyć, zapisać i wydrukować raport będący zbiorczym zestawieniem wszystkich istotnych, wprowadzonych i obliczonych danych na temat wyrobu. 5.. Algorytm działania aplikaci Celem działania algorytmu est dobór elementów wyrobu z takich tworzyw sztucznych i tak połączonych, aby koszty ich recyklingu i demontażu były ak naniższe przy zachowaniu ak nawyższego (założonego) poziomu recyklingu (patrz równanie ). Algorytm działania aplikaci est przedstawiony w formie opisowe ze względu na ego bardzo rozbudowaną postać graficzną. Krok zainicowanie algorytmu przez określenie pożądanego poziomu recyklingu. Krok wybór materiału pierwsze części wchodzące w skład proektowanego wyrobu lub zespołu (istnieą alternatywne procedury postępowania: wybór materiału zdefiniowanego uprzednio w bazie materiałów przez wskazanie ego symbolu lub właściwości, akie powinien on spełniać). Krok 3 wybór materiału kolene części (również w tym przypadku istnieą dwie procedury postępowania opisane w kroku ). Krok 4 ustalenie stopnia kompatybilności pod względem przetwórstwa wybranych materiałów. Ma to wpływ na recykling materiałów, ponieważ pozwala stwierdzić, czy mogą być one poddawane recyklingowi razem, czy muszą być odzyskiwane osobno. Wyróżniamy trzy stopnie kompatybilności materiałów: Materiały kompatybilne mogą być one poddane recyklingowi bez konieczności ich wcześnieszego rozłączania. Recyklat powstały w wyniku tego procesu charakteryzue się dobrymi właściwościami fizykochemicznymi i może być ponownie wykorzystany w przetwórstwie. Należy ednak pamiętać, że dodatki substanci kleących, żywic i silikonów w tworzywach poddawanych recyklingowi znacznie pogarszaą właściwości recyklatu.

16 6 E. Dostatni, A. Karwasz Materiały o ograniczone kompatybilności w wyniku recyklingu tracą w znacznym stopniu swoe właściwości. Mogą być one ponownie wykorzystane pod warunkiem dodania do nich w procesie recyklingu dodatkowego składnika, tzw. kompatybilizatora. Składnik ten poprawia właściwości powstałego recyklatu i umożliwia ego ponowne wykorzystanie. Uzyskane w ten sposób tworzywo charakteryzue się nieco gorszymi właściwościami w porównaniu z tworzywami wyściowymi, ednakże nadal może być wykorzystywane w przetwórstwie. Brak kompatybilizatora sprawia, że uzyskane tworzywo nie przedstawia zbyt duże wartości użytkowe ze względu na swoe właściwości fizyczne (np. mała wytrzymałość mechaniczna i twardość). Materiały niekompatybilne recyklat powstały w wyniku procesu recyklingu takich materiałów nie przedstawia żadne wartości użytkowe, gdyż odznacza się bardzo słabymi właściwościami fizykochemicznymi. Materiały niekompatybilne, połączone w sposób nierozłączny, należy poddać edynie recyklingowi termicznemu bądź składowaniu. Gdy choć eden z użytych materiałów est materiałem szkodliwym i został połączony nierozłącznie, cały zespół stae się niekompatybilny [5]. Nalepszym rozwiązaniem ze względu na recykling est dobór materiałów kompatybilnych, aczkolwiek ostateczna decyza należy do proektanta (użytkownika systemu), który może wybrać materiały kompatybilne, o ograniczone kompatybilności lub niekompatybilne. Krok 5 Dobór sposobu łączenia części. Krok 6 Ustalenie dominuące w wyrobie techniki łączenia. Ma to wpływ na koszty demontażu wyrobu. Gdy est to pierwsze połączenie zastosowane w wyrobie, krok ten się pomia. Przy doborze połączenia uwzględnia się stopień kompatybilności łączonych materiałów. Rodza połączenia materiałów kompatybilnych nie ma aż tak dużego znaczenia ak w przypadku materiałów o ograniczone kompatybilności bądź niekompatybilnych. Wówczas nalepszym rozwiązaniem est użycie połączenia rozłącznego, dzięki czemu można rozdzielić materiały i osobno poddać e procesowi recyklingu. Krok 7 Przydzielenie narzędzi potrzebnych do demontażu połączenia. Wskazanie narzędzi ma edynie charakter informacyny oraz pośredni wpływ na koszty demontażu. Krok 8 Obliczenie kosztów. Gdy koszty te są zbyt wysokie (nie do zaakceptowania), następue powrót do kroku doboru sposobu łączenia części (krok 5), a połączenie uznane za zbyt kosztowne zostae wyróżnione. W sytuaci odwrotne następue przeście do kroku 9. Krok 9 Obliczenie kosztu recyklingu wybranych materiałów. Podobnie ak w przypadku kosztów demontażu, w przypadku niezaakceptowania wysokości kosztów następue powrót do kroku wyboru materiału kolene części (krok 3) oraz wyróżnienie materiału, który est nieakceptowalny z powodu zbyt wysokich kosztów recyklingu.

17 Dobór materiałów i połączeń proektowanych wyrobów AGD 7 Krok 0 Obliczenie całkowitego kosztu recyklingu wyrobu. Całkowity koszt recyklingu wyrobu est różnicą kosztów lub zysków z recyklingu i kosztów demontażu. Wartość uemna oznacza stratę (przedsiębiorstwo musi dopłacić), natomiast dodatnia oznacza zysk. Krok Obliczenie poziomu recyklingu. Poziom recyklingu ukazue, aka część proektowanego wyrobu bądź zespołu została poddana procesowi recyklingu w stosunku do masy całego wyrobu: n MASA_ MATERIAŁAT _ ZRECYKLOWANYCH i = POZIOM _ RECYKLINGU = 00% () CAŁAŁKOWI_ MASA_ WYROBU Na podstawie zgromadzonych informaci za pomocą aplikaci automatycznie można wyliczyć poziom recyklingu wyrobu. Ponadto dzięki zestawieniu części oraz ich mas poddawanych recyklingowi (generuących zysk) i utylizaci bądź składowaniu (generuących stratę) proektant ma bezpośredni wgląd w skutki swoich decyzi i może dokonać korekty w celu osiągnięcia założonego poziomu recyklingu. W przypadku braku akceptaci dla zbyt niskiego poziomu recyklingu następue powrót do kroku wyboru materiału kolene części (krok 3). Krok Dodanie kolene części. W przypadku akceptaci następue przeście do kroku 3 (wybór części bazowe), a przeciwnym razie powrót do kroku 4 (zakończenie działania algorytmu raport). Krok 3 Wybór części bazowe. Po wybraniu części bazowe, do które będzie dołączana kolena część, następue przeście do kroku 3 (wyboru materiału kolene części), tworzące pętlę algorytmu. Krok 4 Zakończenie działania algorytmu raport. Raport est zbiorczym zestawieniem danych zgromadzonych w kolenych krokach algorytmu Aplikaca wspomagaąca proektowanie z uwzględnieniem recyklingu Aplikaca została utworzona za pomocą Microsoft Visual C W e proektowaniu wykorzystano zestaw przenośnych bibliotek programistycznych Qt w wersi 4.4 firmy Trolltech na licenci GPL. Microsoft Visual C++ w wydaniu Express Edition to bezpłatne, stosunkowo łatwe w obsłudze narzędzie programistyczne, służące do tworzenia bibliotek, klas, aplikaci konsolowych i okienkowych (Windows Forms) w ęzyku programowania C++, który est ęzykiem ogólnego przeznaczenia. Utworzono również bazy danych: materiałów użytkownik ma możliwość przeglądu danych na temat materiałów dostępnych w bazie (właściwości, szkodliwość) oraz stopnia ich kompaty-

18 8 E. Dostatni, A. Karwasz bilności z pozostałymi, a także możliwość dodania nowego lub usunięcia uż istnieącego materiału; materiały są posegregowane alfabetycznie według nazwy; połączeń podobnie ak w bazie materiałów użytkownik ma dostęp do danych o rodzaach wszystkich zdefiniowanych połączeń z możliwością dodania nowego lub usunięcia uż istnieącego; połączenia są posegregowane według rodzau, typu oraz podtypu; narzędzi zawiera spis wszystkich narzędzi, również z możliwością dodawania i usuwania; narzędzia są posegregowane alfabetycznie według nazwy; stawek sprzedaży (skupu) materiałów do (przez) firm (-y) recyklingowych (-e) są gromadzone dane o firmach i materiałach, których recyklingiem zamuą się dane firmy, wraz z czynnikami wpływaącymi na cenę; est to również proste narzędzie do obliczania stawek sprzedaży lub skupu, niezbędnych do oszacowania kosztów recyklingu materiałów. Na rysunku 6 przedstawiono przykładowy ekran, za pomocą którego użytkownik może dokonywać wyboru materiału i uzyskać informace na temat ego kompatybilności z innymi zastosowanymi w wyrobie materiałami. Wyboru połączenia, które ma być zastosowane w wyrobie, użytkownik dokonue za pomocą ekranu przedstawionego na rysunku 7. Aplikaca podpowiada wybór odpowiedniego materiału, nabardzie kompatybilnego z wcześnie wybranym, oraz połączenia, które będzie nabardzie odpowiednie do późnieszego ewentualnego recyklingu wyrobu. Aplikaca umożliwia użytkownikowi wybór połączenia według poniższych kryteriów: preferowanie połączenia ze względu na ednolitość połączeń niedostępne w przypadku, gdy est to pierwsze połączenie występuące w wyrobie, preferowanie połączenia ze względu na recykling, preferowanie połączenia ze względu na ednolitość połączeń i recykling (iloczyn logiczny dwóch poprzednich). Obliczanie kosztów demontażu w systemie możliwe est na dwa sposoby: koszt demontażu ręcznego użytkownik uzupełnia edynie dwie kolumny: czas demontażu i stawkę godzinową pracownika; koszt wyliczany est ako iloczyn tych dwóch wielkości; przedstawiona est całkowita suma kosztów demontażu poszczególnych połączeń; koszt demontażu mechanicznego/automatycznego użytkownik uzupełnia czynniki maące wpływ na ego wysokość oraz odpowiednie kwoty; ak poprzednio, przedstawiona est całkowita suma kosztów. Aplikaca umożliwia również obliczanie kosztów i poziomu recyklingu. Po wyborze materiałów, rodzaów połączeń i narzędzi do demontażu aplikaca umożliwia wygenerowanie podsumowania (rys. 8).

19 Dobór materiałów i połączeń proektowanych wyrobów AGD 9 Rys. 6. Okno wyboru materiału pierwsze definiowane części Fig. 6. Window of material choice of first defined part Rys. 7. Okno wyboru rodzau połączenia zdefiniowanych części Fig. 7. Junctions choice window

20 0 E. Dostatni, A. Karwasz Rys. 8. Okno podsumowania Fig. 8. Summary window Działanie aplikaci zostae zakończone wydrukiem raportu zawieraącego zbiorcze zestawienie wszystkich istotnych, wprowadzonych i obliczonych dotychczas danych, będących konsekwencą kolenych omówionych kroków postępowania i podemowanych decyzi. Raport można zapisać w postaci pliku o rozszerzeniu *.html, który est obsługiwany m.in. w przeglądarkach internetowych, co również pozwala na ego wydruk. 6. PODSUMOWANIE Utworzona aplikaca może być wykorzystywana w pracy proektanta ako uzupełnienie systemu CAD, poszerzaące ego działanie o aspekty związane z recyklingiem wyrobu oraz szeroko rozumianą ochroną środowiska. Koszty demontażu mechanicznego i automatycznego zostały potraktowane w sposób ogólny, ponieważ obecnie nie istniee tak elastyczna i uniwersalna linia demontażu, która pozwoliłaby na demontaż dowolnego wyrobu. Założenie natomiast, że mamy do dyspozyci edną, konkretną linię demontażu, znacznie ograniczyłoby możliwości aplikaci. Po przeanalizowaniu kosztów demontażu dla tego samego wyrobu można e obliczyć zarówno z uwzględnieniem demontażu ręcznego, ak i mechanicznego/automatycznego. Zrobiono tak z uwagi na fakt, że wyrób może być wstępnie demontowany ręcznie w celu wydzielenia podzespołów, które następnie będą zdemontowane na linii mechaniczne lub automatyczne. Takie rozwiązanie wynikać może z potrzeby obniżenia kosztów demontażu bądź z braku linii demontażowe, pozwalaące na demontaż całego wyrobu. Wpłynęło to na zwiększenie funkconalności aplikaci, gdyż poszerzyło zakres możliwości e stosowania. Pomimo pewnych ograniczeń związanych z funkconalnością aplikaci może być ona pomocnym narzędziem w pracy proektanta, zwracaącym ego uwagę na aspekty ochrony środowiska, oraz źródłem wiedzy na ten temat. Ponadto, może stanowić podstawę do rozwou bardzie zaawansowanego systemu z rozbudowaną bazą materiałów, połączeń i narzędzi.