Nachhaltige Produktentwicklung

Die Elektronikindustrie ist eine der am schnellsten wachsenden Branchen der Welt, in der Jahr für Jahr Millionen von elektronischen Geräten hergestellt werden. Leider landen viele dieser Geräte auf Müllhalden, wo sie giftige Chemikalien in die Umwelt abgeben. Darüber hinaus trägt die Produktion zu Emissionen von Treibhausgasen und zur Erschöpfung der natürlichen Ressourcen bei.

Daher ist es für Elektronikunternehmen so wichtig, nachhaltige Produktentwicklungsverfahren einzuführen, die ein Gleichgewicht zwischen wirtschaftlichem Wachstum und Umweltschutz herstellen.

Was bedeutet nachhaltige Produktentwicklung?

Nachhaltige Produktentwicklung bedeutet, Produkte so zu konzipieren und zu entwickeln, dass sie einerseits die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigen und andererseits künftigen Generationen genügend Ressourcen zur Befriedigung ihrer Bedürfnisse hinterlassen. Es geht also darum, Produkte zu schaffen, die umweltfreundlich, sozial sinnvoll und wirtschaftlich machbar sind.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie eine nachhaltige Produktentwicklung in der Elektronikindustrie umgesetzt werden kann:

1. Energie-Effizienz: Die Produkte sollten energieeffizient gestaltet sein, um den Energieverbrauch elektronischer Geräte zu senken und zur Verringerung der CO2-Bilanz der Industrie beizutragen.
2. Langlebigkeit der Produkte: Die Produkte sollten so konzipiert sein, dass sie so lange wie möglich halten, um den Bedarf an Ersatzgeräten zu verringern und die Umweltauswirkungen von Elektroschrott zu senken.
3. Für Recycling planen: Produkte sollten so gestaltet werden, dass sie leicht recycelt und wiederverwendet werden können. Dazu gehören die Verwendung recyclingfähiger Materialien, die leichte Demontierbarkeit der Produkte und die Reduzierung des Einsatzes giftiger Chemikalien.
4. Lebenszyklus-Analyse: Der gesamte Lebenszyklus eines Produkts sollte berücksichtigt werden, von der Beschaffung der Rohstoffe bis zur Entsorgung des Produkts am Ende seiner Lebensdauer. Dadurch können Verbesserungsmöglichkeiten ermittelt werden, um die Umweltbelastung durch das Produkt zu reduzieren.
5. Soziale Gerechtigkeit in der Supply Chain: Die Elektronikindustrie sollte sicherstellen, dass ihre Zulieferer ethische und nachhaltige Grundsätze einhalten, z. B. faire Arbeitsbedingungen und eine umweltschonende Beschaffung von Rohstoffen.

Richtig angewandt, kann die Umsetzung von Green-Design-Praktiken Unternehmen helfen, Kosten zu senken, die Produktperformance zu verbessern und den Ruf des Unternehmens zu stärken.

Nachhaltigkeit in den Produktentwicklungsprozess integrieren

Ein nachhaltiger Produktentwicklungsprozess beginnt zunächst wie jeder andere Designprozess auch: mit dem Verständnis der Produktanforderungen und der Art der Nutzung des Produkts. Entscheidend ist aber, die mit jedem Anwendungsfall verbundenen Umweltauswirkungen zu verstehen. Dazu gehören nicht nur der Ressourcenverbrauch, sondern auch der Energieverbrauch, die Abfallerzeugung und die CO2-Emissionen.

Auf der Systemebene von elektronischen Designs arbeiten die Entwickler an der Verbesserung der Energieeffizienz durch besseres Wärmemanagement, Wärmeableitung und Leistungsaufnahme. Außerdem wird nach Möglichkeiten gesucht, den Materialeinsatz bei der Herstellung zu verringern.

In dieser frühen Phase der Produktentwicklung müssen die Entwickler prüfen, welche Materialien oder Verfahren durch Alternativen ersetzt werden können, die sich leicht recyceln und wiederverwenden lassen. Der Umgang mit der Nachhaltigkeit von Materialien ist zunehmend komplex. In der Vergangenheit bestand die Hauptaufgabe darin, einzelne Flammschutzmittel und Schwermetalle aus mikroelektronischen Bauteilen zu verbannen. Heute betrifft die ökologische Nachhaltigkeit in der Elektronik ein weitaus breiteres Spektrum an Themen, darunter so genannte Konfliktmineralien, seltene Erden und halogenierte Flammschutzmittel.

Auf der Produktebene konzentrieren sich die Entwickler auf Techniken zur Steuerung des Stromverbrauchs vernetzter Geräte. Während des gesamten Lebenszyklus eines Produkts müssen die Produktentwickler auch die Auswirkungen ihrer Entscheidungen auf die Umwelt berücksichtigen.

Schließlich muss am Ende der Produktlebensdauer dafür gesorgt werden, dass das Produkt den Sicherheitsstandards entspricht und die Vorschriften erfüllt. Dazu gehört auch, dass gefährliche Stoffe wie Blei, Quecksilber, Cadmium, Arsen, Brom, Chlor und polychlorierte Biphenyle vor der Entsorgung entfernt werden.

Die richtigen Tools für Green Engineering

Bis zu vier Fünftel der Emissionen, die ein Produkt während seiner Lebensdauer verursacht, werden durch Entscheidungen in der Entwurfsphase bestimmt. Um diese Entscheidungen richtig treffen zu können, ist es wichtig, über alle notwendigen Werkzeuge zu verfügen, um nachhaltige Produkte zu entwerfen, die die Leistungs- und Qualitätsanforderungen erfüllen und gleichzeitig während ihres gesamten Lebenszyklus weniger Ressourcen verbrauchen.

Die MBSE-Software GENESYS von Zuken bietet eine ideale Umgebung für die Beschreibung und Verfolgung von Anforderungen in einem interdisziplinären Entscheidungsprozess. Mit Hilfe von Funktionsstrukturen können verschiedene Produktstrukturen und Produktvarianten verglichen werden. Als vereinfachte Darstellung eines komplexen Problems helfen diese Modelle, die Interdependenzen zwischen Designanforderungen, Funktionen und Implementierungen zu verwalten und zu optimieren.

Das System-Level-Board-Design-System CR-8000 eignet sich ideal zur Unterstützung von Green Engineering, da es den gesamten Lebenszyklus von Elektronikdesigns abdeckt. Seine leistungsstarken Funktionen ermöglichen eine Verkürzung der Entwicklungszeit und eine Reduzierung der Kosten bei gleichzeitiger Verringerung des Material- und Stromverbrauchs sowie einer Erhöhung der Zuverlässigkeit.

CR-8000 verfügt über eine direkte Schnittstelle zu Bauteilbibliotheken wie der P5-Plattform von SiliconExpert, die 20.000 Elektronikdistributoren und Zulieferer enthält und damit die umfassendste und zuverlässigste Quelle für Elektronikinformationen in der Branche bietet. Dies bedeutet, dass kritische Bauteilinformationen direkt in das Elektronik-Designsystem eingespeist werden können. Dazu gehören auch Parameter zum Gefährdungspotential der verwendeten Materialien.

Designs können nicht nur auf Komponentenebene, sondern auch auf Footprint-Ebene verifiziert werden. Diese Funktion von CR-8000 Design Force ist einzigartig unter den Softwareanbietern. Aus diesem Grund verfügt das CR-8000 System über eine Versionierung für alle ECAD-Objekte, die über den einfachen Bauteilaustausch der meisten verfügbaren PCB-Design-Lösungen hinausgeht.

Durch die Anwendung nachhaltiger Prozesse kann die Elektronikindustrie dazu beitragen, die Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren, eine verantwortungsvollere und ethischere Industrie zu schaffen und sicherzustellen, dass zukünftige Generationen über ausreichende Ressourcen für ihren Wohlstand verfügen.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Model-Based Systems Engineering (MBSE) ein mächtiges Tool für die Entwicklung nachhaltiger Produkte sein kann, sollten Sie sich unbedingt auch diesen Blog-Beitrag ansehen

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