능동분해체

능동분해(AD)는 ADSM(Smart Materials)을 이용한 능동분해(Active Disolation)라는 용어와 연관된 개발기술이다.

개요

형상기억합금(SMA)과 같은 스마트 소재는 이제 복잡한 아이템을 비용 효율적으로 쉽고 쉽게 분해할 수 있는 가능성을 제공하고 있다.AD가 채택한 다른 스마트 재료로는 형상 메모리 폴리머(SMP), 스마트 레이어, 스프레이, 엔지니어링 폴리머 등이 있다.이 기술의 개발은 소비자 제품의 재활용을 더 흔하게 만들 수 있고 따라서 환경 친화적으로 작용할 수 있다.^[1]

환경 설계 및 입법 배경

다양한 소비재를 설계하고 제조하는 회사들은 점점 더 입법적인 압력과 제품의 "종말의 삶"(EoL)을 고려해야 하는 다른 압력의 대상이 되고 있다.예를 들어 유럽의 ELV(End of Life Vehicle) 지침에는 현재 재사용 및 재활용 수준이 2015년까지 75%(중량 기준)로 높아져야 한다고 명시되어 있다.^[2]폐전기전자제품(WEEE)지시는 LED에 비소 등 유해물질의 처리수단으로 쓰레기매립지 근절을 위한 것으로, 제조업체도 제품 설계에 분해 전략을 수립해야 한다.과거 자동차와 같은 디자인 제품들은 BMW와 같은 일부 회사들은 이러한 측면에서 적극적이었지만 폐기될 때 어떤 일이 일어날지 거의 고려하지 않았다.^[3]

리서치

Chiodo 박사는 AD와 ADSM 기술의 발명가다.그는 형상기억 재료를 사용하여 열로 촉발된 분해에 연구를 집중했다.그의 작업은 1980년대 후반부터 관련 설계 솔루션을 재활용하는 과정에서 처음 시작되었다.1991년, 그의 MA 논문은 당시로서는 번거로운 노력이었던 새로운 자동화된 접근법에 대한 인센티브를 제공하는 "해체를 위한 설계"를 연구했다.그는 온도, 전기 저항, 진동, 부피, 폭발, 화학, 유도 및 바이오가 유발하는 분해 기법과 같은 고도로 조정된 접근법에 대한 조악한 힘 방법을 포함한 실험을 수행했다.

그 이후, 본 연구는 확장된 트리거 메커니즘, 다양한 계층적 제어 매개변수, 앞서 언급한 것을 포함한 다른 고려사항들 사이의 온도 허용량 증가 등 다양한 비물질화 기술로 확장되었다.치오도 박사는 1996년 처음 발명된 이후 수백 개의 AD, ADSM 및 기타 자동화된 기술 메커니즘을 발명했다.그의 최근 연구에는 LCD를 포함한 재사용을 위한 특정 요소의 격리 및 청정 분리가 포함되어 있다.1996년, 그는 PEEK, ABS, PC, 나일론 등과 같은 전형적인 공학용 폴리머를 사용하여 분해 및 형상 메모리 실험을 수행했고, 잠재적으로 더 비용 효율적인 능동 분해 대안으로 형상 메모리 특성을 조작했다.이 작품은 H에 의해 재입고되었다.후세인, 마크 앨런 박사, 데이비드 해리슨 박사 등이 2009년 발표한 논문에서 박사 간 협업의 성과를 거뒀다.지오도, 모토로라, 노키아, 소니, 가이커, 인두메탈, IKP 등에서는 아직까지는 사전 경쟁적인 결과만 도출해냈다.

1996년부터 이 분야는 산업별로 인기가 높아져 더욱 폭넓은 연구가 이루어졌다.닉 존스 박사는 전기적으로 촉발된 SMA 메커니즘을 이용한 AD에 대한 다양한 새로운 접근법 중 ELV에 대한 연구를 수행했다.존스 박사와 닥터치오도는 최근 LCD 패널용 SMA NiTi 릴리즈 메커니즘을 개발했다.이는 데스크탑과 노트북 디스플레이의 매크로 어셈블리를 깨끗하고 파괴하지 않는 해체를 위한 것이다.EoL에서 트리거될 때까지 유휴 상태로 있는 자동 전기 트리거 미세 와이어로 구성된다.

Jones 박사는 ELV 시장을 위한 애플리케이션 그룹을 개발했다.여기에는 에어백용 SMA 장치, 유리 제거용 SMP 장치 및 새로운 벨크로 해제 메커니즘이 포함된다.

뉴버트 박사는 해체를 시작하기 위한 다른 트리거 방법을 살펴봄으로써 능동적인 해체의 분야를 더욱 탐구했다.냉동수의 부피 증가를 제품의 특정 부분을 분리하기 위해 사용하거나 가용성 고정 장치를 사용하기 위한 그의 개념적 아이디어는 2000년에 출판된 그의 논문에 설명되어 있다.

바바라 윌렘스는 뉴버트가 설명한 "압력세포"에 초점을 맞추어 이 연구에 대해 상세히 설명했다.그녀는 압력 작동식 고정 장치의 최적의 형태와 치수를 결정하기 위한 수학적 모델을 개발했다.제품에 구현된 이러한 스냅핏형 고정 장치는 주변 압력의 변화를 통해 분해할 수 있다.압력 변화는 전기 제품의 정상적인 수명 동안 발생할 가능성이 매우 낮으므로, 이 트리거 메커니즘은 온도 기반 트리거링에 비해 더 안전한 분해 방법을 제공한다.

2013년 Journal, Assembly Automation에서 수상 경력이 있는 연구:^[4] 능동 분해에 사용되는 스마트 소재에 대한 세계 조사가 2012년에 실시되었다.^[5]이 일은 박사에 의해 행해졌다.지오도와 존스 박사.이것은 현재 '능동적 분해 블로그'^[6]에 기록되어 있다.

치오도 박사의 연구는 'made smart' 재료를 사용하는 AD를 계속 연구하고 있다.일부 애플리케이션에는 중간 계층, 모듈형 메커니즘, 분해 기능 및 기타 DfX 환경 설계 전략이 포함된다.이 작업의 일부는 순환 경제 영역에 설명되어 있으며 순환 경제 및 Ellen Macaurter Foundation 웹사이트의 원본 게시물을 참조하십시오.^[8]

일본, 미국, EU에서는 대학 내 다양한 연구 부서가 다양한 기술 가닥을 조사해왔다.산업에서 기술의 대량 생산과 실행이 필요한 반면, 작업은 이 끝까지 계속된다.

AD를 사용한 재제조 연구

이조마 박사는 이를 전자제품의 재제작에 적용하는 AD기술의 응용을 조사해 왔다.현재까지 이 작업은 닥터와 함께 진행되었다.다양한 저널에 이 주제에 대한 논문과 함께 시오다.

AD의 장점

대부분의 소비재 제품들은 많은 수의 부품과 광범위한 재료로 구성되어 있다.제품의 내용연수가 끝날 때 분해하는 것은 이후의 재사용이나 재활용을 위해 모든 구성부품의 효과적인 분리를 보장하기 위해 불가피하게 복잡하고 시간이 많이 소요되는 작업이다.AD 기법은 이 프로세스의 자동화 또는 반자동화를 허용하며, 따라서 이를 더욱 실행 가능하게 한다.AD의 통합과 제품의 수명 만료에 대한 책임을 지는 기업의 영향은 소비자에게 장기적인 비용 영향을 미칠 것이다.

AD의 장애물

현재 이 기술이 대중 시장에서 성공하는 것을 막는 중요한 장애물이 있다.(비용, 재교육, 핀캡/법률캡, 차익거래, 입법 관행....계속되어야 한다.

스마트 재료의 사용

AD에서 사용하기 위해 광범위한 방법이 개발되고 있다.이러한 방법은 일반적으로 모양이나 크기를 변경하여 부품의 분출을 촉진하기 위해 자극에 반응하는 스마트 재료를 사용해야 한다.관련된 재료로는 형상기억합금(SMP)과 형상기억합금(SMA)이 있다.이러한 물질은 적외선, 마이크로파, 과냉각, 화학 물질 및 직접 열을 포함하는 방법에 의해 달성되는 전환 온도 범위에서 상당한 형상 변화를 제공한다.다양한 스마트 소재에 대한 '트리거 온도'의 범위는 외부 요소가 분리되는 가열된 환경에 제품을 배치한 후 내부 부품과 서브 어셈블리가 분해되는 고온 영역으로 이동할 수 있다는 것을 의미한다.

최근에, AD에 고용된 다른 물질들이, Dr.에 의해 사용되었다.치오도는 1996년에 처음 시작한 작업부터 추가 조사를 받았다.'스마트 소재' 등의 레퍼토리가 계속 확대되고 있다.

AD 피팅의 예

AD를 용이하게 하기 위해 특별히 설계된 나사, 리벳, 리본, 바 및 클립은 SMA, SMP와 같은 스마트 재료로 제조할 수 있다.이는 특정 용도에 따라 미리 결정된 온도에서 트리거된다.

참고 및 참조

외부 링크

• (활성 분해)