工程软件帮助产品变得更环保。
高级编辑Jean Thilmany
至少在过去的十年里，设计软件制造商一直在宣扬他们的产品在可持续设计中所扮演的角色。美国新的环境法规意味着这种对话不会很快结束。事实上，设计师已经发现软件可以帮助他们减少浪费，帮助可持续的设计工作，同时提高预算，这是他们曾经认为不可能的。
今年8月，俄勒冈州通过了美国第二项关于包装的生产者责任延伸法(EPR)。缅因州在一个月前投票支持EPR法案。根据这些法律，大多数产品制造商必须减少包装浪费，并成为生产者责任组织的成员。在俄勒冈州，PROs将需要在2024年3月前向州环境质量部门提交EPR计划，并在次年7月开始实施该计划。
计算机辅助设计和其他类型的工程软件制造商表示，虽然环境设计(也被称为可持续设计)的驱动因素远不止规章制度，但环境设计方面的考虑将继续增长。作为回应，他们在系统中添加了更多可持续的设计功能。
但是，从冰箱到纽扣电池等各种尺寸和复杂性的产品的制造商会根据新的法律和公众对环境设计的日益重视而改变他们的设计吗?也许可以从华盛顿特区非营利组织“未来资源”(Resources for the Future)找到过去的研究，该组织的使命是改善环境、能源和自然资源决策。报告发现，因果关系——法律和设计的改变——很难联系起来。
但是，即使没有立法，制造商也在关注消费者对绿色产品的需求。
“EPR政策在多大程度上导致了为环境而设计，这是一个开放的问题，”时任“未来资源”(Resources for The Future)研究员的玛格丽特·沃尔斯(Margaret Walls)在2006年的一份报告中写道。沃尔斯写道，“生产者责任延伸”一词是在20世纪90年代初德国最初通过包装回收法时创造出来的。“尽管对不同的人来说，EPR的意义略有不同，但任何EPR政策的一个核心特征是，它将产品寿命结束后对环境的影响的部分责任放在了产品的原始生产者和销售者身上。
“这种方法背后的想法是，它将为生产者提供激励，促使他们改变产品的设计，从而降低废物管理成本。这些改变应该包括提高产品的可回收性和可重用性，减少材料使用，缩小产品尺寸，并参与其他一系列所谓的环境活动设计，”她写道。
她的报告着手调查早期的EPR法规是否导致了设计上的改变。当时，关于“为响应策略而做出的实际更改”的文档很少。
沃尔斯发现，在德国，EPR法规生效后，包装数量和材料使用都有所下降。在日本，本田提高了汽车内可回收材料的比例，以响应一项法律，要求汽车碎纸机残留物(汽车零件回收后剩下的混合材料)达到指定的回收率目标。
制造业是其中之一
今天的可持续设计实践已经超越了实际产品本身，包括了制造方法。研究人员说，CAD在这方面有帮助，因为制造决策从产品设计开始。
法国和突尼斯机构的研究人员说，“环境意识制造过程”(ECMP)指的是将环境思维融入新产品开发中。
Raoudha Gaha在2015年发表在《国际先进制造技术杂志》(International Journal of Advanced Manufacturing Technology)上的一篇论文中写道:“ECMP已经成为对环境和社会本身的一种义务，主要由政府法规和客户对环境问题的看法来执行。”在设计过程的最后阶段——CAD阶段尤其如此。在这个阶段，80%以上的(制造)选择都是做出来的。”
Gaha是法国Compiègne科技大学的机械工程教授。他与突尼斯国家工程学院和巴黎中央学院的研究人员合作进行了这项研究。
Gaha写道，工程师在使用CAD软件时应该考虑产品的几何形状和加工信息。研究人员提出了一种ECMP方法的生态设计呼吁CAD技术。
它会以对地球友好的方式飞行吗?
在其他地方，工程技术提供商已经推出了旨在帮助设计产品的解决方案，这些产品本身被特别标榜为环境友好型。
以以色列Eviation飞机公司正在研发的零排放全电动飞机为例，该公司于2019年推出了名为爱丽丝的飞机原型。Eviation air首席执行官奥马尔•巴约海(Omer Bar-Yohay)表示，这款九人客机的拟议巡航速度为每小时280英里，将是一种负担得起的、可持续的航空旅行选择。由于电动发动机提供了更高的推进效率和更低的维护成本，与传统制造的类似飞机相比，这种飞机的飞行成本降低了约90%，“这使得区域距离的飞行负担得起，”Bar-Yohay说。因为这架飞机是电动的，所以比传统飞机更安静。
他补充说，一旦商业化，“爱丽丝”将能够搭载两名机组人员和9名乘客在1万英尺的高空单次充电飞行650英里。
在“重塑天空”工程软件的帮助下，Eviation Air的工程师能够在两年内创造爱丽丝的原型，该软件位于达索Systèmes的基于云的3DExperience平台上，巴尔-约海说。该平台集成了3D设计、复合设计和流动模拟。
全球超过160家供应商和合作伙伴参与了该项目。
“螺旋桨是美国制造的，飞机的模具是印尼制造的，起落架是意大利制造的，其他部件是法国制造的，”Bar-Yohay说。“工程技术让我们能够合作，并很快地从概念到原型。”
可持续的选择
环保并不需要像飞机那么大。
创新的新时代将来自可持续的解决方案，一家可以说生产相当陈旧、缺乏创新产品的公司的创新主管自豪地宣称。
虽然阿萨合金制造的门锁和门禁不像电动飞机那么诱人，但它们更有必要。
最近，制造商试图为其产品引入可持续的设计实践。为了将这些系统纳入绿色建筑设计中，该公司需要向客户提供一份环境产品声明。建筑商需要epa的信息才能获得环保认证，阿萨公司中欧创新总监马库斯·巴德(Markus Bade)说。
作为收集信息的第一步，制造商对现有产品进行了基线可持续工程研究。这样做是为了评估和比较现有和修改后的设计对环境的影响。巴德说，在这项研究中，该公司在荷兰的工程团队使用了可与SolidWorks 3D CAD软件相结合的可持续性解决方案。
尽管SolidWorks Sustainability估算了与特定设计相关的碳足迹、能源消耗、水和空气影响，但建筑行业需要为EPD提供额外的环境数据。巴德说，尽管如此，通过提供这些数据，该软件为工程师提供了一个可信赖的可持续设计起点。
随后，Assa合金的设计师利用SolidWorks中的环境影响评估工具设计了一种新的门锁机制，该机制降低了现有产品的环境影响，同时也降低了15%的制造成本，巴德说。事实上，这两个结果是相互联系的，他补充道。
他说，重新设计的产品证明了“可持续设计的传统商业观点”是错误的。可持续的设计实践可以改进流程和节省资金。
他说:“我们惊喜地发现，通过评估产品对环境的影响，我们可以降低成本，保护环境。”
对现有产品的分析发现，它的强度过大，所以工程师们有足够的信心继续改变材料的重量和厚度，巴德补充道。该团队减少了所用材料的数量，用不锈钢替换了定制的镀镍和镀铬材料，并重新设计了锁扣尾部。
其他的改变包括关闭锁壳，铆接盖子，拧上前板。
巴德说:“物质上的节省相当惊人。”“当你每年铸造近一百万个金属零件时，每个零件每减少一克就意味着对环境的影响更小，成本更低。
另一家开发商Sustainable Minds开发的软件旨在为工程师提供相关的供应商和材料信息，使他们能够从环境的角度权衡每一个设计决策。
雅吉瓦人。购买该公司生产的叉车车顶架自行车支架的客户，在大多数情况下，已经具有环保意识。叉式屋顶架自行车安装几乎适合每一个自行车横梁的权利，没有调整的盒子。亚基马公司高级开发经理克里斯·索特(Chris Sautter)说，为了使产品更具环保吸引力，亚基马公司使用可持续思维(Sustainable Minds)软件来寻找可以改善叉车环境的地方。
Sautter说，可持续发展软件强调了工程师可以在哪些领域进行材料替换，从而显著提高了可持续性，同时也提高了成本和性能。
减少包装材料
设计师们发现，就零售产品而言，可持续包装和制造过程不一定要分开。
总部位于费城的产品开发公司Bresslergroup Innovation在可持续思维软件的帮助下设计了一个更好的捕鼠器和它的包装。当Woodstream得知自己的维克多捕鼠器可能会在沃尔玛的货架上占有一席之地时，该供应商知道，在零售商的环保计分卡上得分越高，捕鼠器被接受的可能性就越大。
为了提高评分，Woodstream请来了Bresslergroup Innovation公司，该公司开始使用可持续思维评估流程进行重新设计，Bresslergroup设计总监兼管理合伙人马蒂厄·特尔鲍(Mathieu Turpault)说。
“软件使我们能够创建一个基准，一个我们可以迭代和改进的起点。我们可以快速测试假设，评估运输对环境的影响和物质环境的影响，并找出我们的设计时间和精力应该花在哪里，”Turpault说。
在改进了产品设计之后，布雷斯勒集团将注意力转向了包装。设计师能够消除塑料水泡包装，并尽量减少纸板的数量，老鼠夹的包装。
设计师们很早就发现，把捕鼠器运到零售店对环境的影响是相当小的。材料的选择是可持续包装的一个更重要的因素。
“很明显，从包装设计中去除材料将产生显著的环境效益，”Turpault说。“可持续思维帮助指导了我们整个设计过程。”
也许捕鼠器制造商是带头的，向俄勒冈州和缅因州的制造商展示，他们可以减少包装浪费，以满足这两个州的新环境立法。它还可能证明，可持续的设计实践不需要增加成本，同时提高产品可能出现在零售商货架上或作为认证绿色建筑的建筑材料的变化。
这种做法也会给环境带来喘息的机会。
了下:3 d CAD世界
