淺議綠色設(shè)計在汽車工業(yè)的應(yīng)用研究

摘 要： 汽車制造業(yè)的迅猛發(fā)展對環(huán)境造成了嚴重的污染，所以當(dāng)今汽車工業(yè)成為了綠色生態(tài)設(shè)計的先導(dǎo)，也是目前生態(tài)設(shè)計比較深入的行業(yè)。下面本文將結(jié)合汽車工業(yè)的綠色設(shè)計來分析汽車產(chǎn)品中應(yīng)該注意的一些問題。

關(guān) 鍵 詞：汽車工業(yè) 生態(tài)設(shè)計 材料選擇 拆卸設(shè)計 回收設(shè)計

一、前言

隨著人們消費水平的提高、汽車價格的不斷下降，越來越多的人擁有了自己的汽車。但由于汽車使用壽命僅為十余年，僅以我國汽車為例，2000年有45萬輛汽車被報廢，“九五”期間將有180萬輛汽車要停用，這對環(huán)境造成了極大的污染，因此利用它們的循環(huán)再生是新世紀(jì)對汽車發(fā)展提出的戰(zhàn)略要求，在我國開發(fā)零污染回收率高的綠色汽車已經(jīng)勢在必行，這也是各國汽車業(yè)競相發(fā)展的目標(biāo)。

二、材料選擇與管理在汽車工業(yè)的應(yīng)用

材料選擇是產(chǎn)品設(shè)計的第一步，綠色設(shè)計中的材料選擇對最終產(chǎn)品的“綠色程度”具有重要意義。綠色材料即低能耗，低成本，少污染，易加工且加工中無污染或污染最小，易回收，易處理，可重用，可降解的材料[1]。今天人們在汽車工業(yè)中對材料的選擇和管理主要分為以下幾個方面研究：

2.1 純天然材料的開發(fā)和利用

木材是地球上數(shù)量最多的植物材料，且木材加工能耗低，可再生循環(huán)利用，易于處理。因此，汽車工業(yè)對木材的開發(fā)和應(yīng)用研究受到了很大的重視。如木材陶瓷在日本成為研究熱點。將木材經(jīng)樹脂浸漬，在高溫真空下分解形成炭化木纖維和炭化酚醛樹脂的多孔結(jié)構(gòu)。該陶瓷可用于汽車離合器的摩擦材料。另外，將樹皮粉碎，與聚酯纖維混合制成墊子，可用于重油吸收。如選用對環(huán)境有益的天然原料作汽車內(nèi)飾，采用木質(zhì)纖維、棕櫚、椰子殼、劍麻、棉花為原料生產(chǎn)汽車座椅、內(nèi)飾、隔音件、隔熱板、地氈等，不使用含石棉、鎘、汞、CFC等對人對環(huán)境有害的原材料。

2.2 汽車燃料的改進

汽車尾氣引起的污染嚴重影響了生態(tài)環(huán)境。設(shè)計人員已經(jīng)把主要精力集中到了研究開發(fā)節(jié)能以及無污染或者低污染的新型汽車上。其中最理想的汽車能源是太陽能和氫能。

例如日本已經(jīng)發(fā)明了較為實用的太陽能汽車。我國研制的“遠望”牌電動大客車最高時速90km，一次充電可行駛120km。美國也正在研究用水、甲醇高溫分解以使聚合材料分解到最初的化學(xué)狀態(tài)。通過加水分解，高溫蒸汽會使樹脂分解出來，從而形成單體，這種單體能在塑料再聚合時重新利用。加入甲醇取代分解出來的樹脂，通過高溫分解，塑料和橡膠就被分解成可燃燒的油和氣體。

2.3 汽車尾氣凈化材料的改進

采用催化劑轉(zhuǎn)化的方法，把汽車尾氣中的有害氣體，如CO，NO及HC等轉(zhuǎn)化成N2和H2O，對防止大氣污染有重大意義。傳統(tǒng)的催化劑材料中是Pt，Pd和Rh等貴重金屬元素。德國的Degusaa公司針對中國情況正致力于開發(fā)適用于柴油車和摩托車尾氣的新型催化劑材料。

2.4汽車材料的管理

在管理方面，由于綠色材料種類較少，不可避免的會采用一些有毒材料，所以在材料安置中應(yīng)將有毒和無毒的材料分開安放。廢棄后的產(chǎn)品有用部分進行回收利用，無用部分采用一定工藝進行回收處理，使其對環(huán)境影響最小。

三、拆卸設(shè)計在汽車設(shè)計中的應(yīng)用

拆卸設(shè)計是綠色設(shè)計研究較早而且比較系統(tǒng)的一種方法[2]，并且已經(jīng)在汽車工業(yè)中得到應(yīng)用。拆卸設(shè)計的準(zhǔn)則就是為了將產(chǎn)品的拆卸性要求及回收約束轉(zhuǎn)化為具體的產(chǎn)品設(shè)計而確定的通用或?qū)Ｓ迷O(shè)計準(zhǔn)則。產(chǎn)品拆卸是產(chǎn)品回收再生的前提，直接影響產(chǎn)品的可回收再生性，廢棄產(chǎn)品的零部件經(jīng)過維修或其他處理方法后可以被重新使用，那么這些零部件必須能夠方便的拆卸，拆卸設(shè)計應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則：

3.1 拆卸工作量最少原則

產(chǎn)品在滿足功能要求和使用要求的前提下，盡可能簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和外形，使功能集成，將由多個零件完成的功能集中到一個零件上，減少零件數(shù)量。在滿足使用要求的前提下，盡量簡化掉一些不必要的功能，在零件合并時一定要注意，合并后的零件一定要易于成型和制造。

減少材料種類，會使組成產(chǎn)品材料的相容性增大，對一些沒有利用價值的零部件可不必進一步拆卸，而作為整體回收，因為可大大簡化拆卸工作。對有害材料的集成，在滿足產(chǎn)品功能的前提下，盡量將這些材料組成的零部件集成在一起，便于以后的拆卸和分類處理。

3.2易于分離設(shè)計原則

首先是次表面原則：產(chǎn)品零件盡量避免在其表面進行如：電鍍，涂覆，尤其等二次加工，因為二次加工后的附加材料很難分離，影響材料回收的質(zhì)量。日本汽車公司科研人員研究出一種清除塑料零件表面油漆的新技術(shù)，可以讓外表涂了油漆的塑料零件重新使用。其次是便于識別分類準(zhǔn)則：在材料上做標(biāo)記。一般來講，產(chǎn)品的組成零部件數(shù)量很多，這就要求對回收的零部件材料給出明確的標(biāo)準(zhǔn)，才能被回收或重用。產(chǎn)品生產(chǎn)時，在零件上模壓出材料代號或用不同的顏色表明材料的可回收性或注明專門的分類編碼代號等。

例如德國寶馬公司所使用材料80%是可以回收的。設(shè)計人員采用了一種特殊的編碼系統(tǒng)，以便識別產(chǎn)品中的不同零件數(shù)量，其生產(chǎn)所用的3+5旋轉(zhuǎn)模中，大多數(shù)塑料零件采用了顏色編碼標(biāo)志，綠色表示純塑料，藍色表示用于回收的塑料，采用這種標(biāo)志的目的是減少不同塑料數(shù)量，完全避免有害有毒物質(zhì)，取得了很好的效果。這樣在回收廢舊汽車時，拆卸分類就非常方便。能做到物盡其用，為再生利用創(chuàng)造條件。

3.3 易于拆卸設(shè)計原則

在易于接近的排放口進行設(shè)計，有些產(chǎn)品在廢棄后，其中往往含有部分廢液體，如汽車中的汽油或柴油，潤滑油，為了在拆卸過程中不致使這些廢液體遍地橫流，造成環(huán)境污染和影響，在拆卸前要將廢液體排出。因而在設(shè)計時，要留有易于接近的排放點，使這些廢液能方便并安全排出。

3.4 模塊設(shè)計原則

任何一個產(chǎn)品都是由若干個具有一定功能的部件組成一個個相對獨立的模塊【3】，各模塊間能方便的進行聯(lián)結(jié)，這樣將零件模塊化可進行大量生產(chǎn)，并多次使用。德國德馬克公司生產(chǎn)的橋式吊車系列在采用模塊化設(shè)計后，設(shè)計費用減少為單件結(jié)構(gòu)的12%，而生產(chǎn)成本降低了45%，對單件小批量生產(chǎn)的零件，不僅減輕了零件的重量，而且有利于抗震。

四、回收設(shè)計在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

面對世界有限的資源，要達到預(yù)期的回收目的，回收設(shè)計起著關(guān)鍵的作用。這就要求在進行產(chǎn)品回收設(shè)計時，要充分考慮產(chǎn)品零部件及材料回收的可能性，回收價值大小，回收處理方法，回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收性有關(guān)的一系列的問題【4】，以達到零部件和能源的充分有效利用。其目的就是最有效地在新產(chǎn)品中使用回收再生后的零部件和材料。我國對于回收再利用也開展了一些工作，但在汽車工業(yè)深層次的、有規(guī)劃的開展汽車回收再制造工程，尚屬起步階段。

4.1 汽車回收的再生方式

產(chǎn)品回收的再生方式是多種多樣的，對于同一產(chǎn)品可以有多種回收的再生方式。下表列出了汽車產(chǎn)品部分的回收再生方式：

4.2 汽車長壽命零件的回收

在產(chǎn)品設(shè)計時，有些零件的工作可靠度遠大于其它零件的工作可靠度，即當(dāng)部分零件損壞時而使整個產(chǎn)品失效時，這些零件仍然可以使用很長一段時間，所以應(yīng)當(dāng)采用一定措施，將此類零件拆下回收，稍加整修再次利用。如美國寶馬公司研究的，由加強聚惜胺玻璃纖維制造的汽車上的“進氣管”零件在汽車報廢后，其彈性衡量和阻尼特性幾乎都沒有改變，因而該材料可100%回收重用。

五、結(jié)束語

本文結(jié)合各國的汽車設(shè)計，對綠色生態(tài)設(shè)計的材料選擇，拆卸設(shè)計，回收設(shè)計進行了詳盡的闡述和分析。其中國外有許多經(jīng)驗和做法值得我們借鑒，從中也不難看出我國汽車業(yè)的不足。因此開展系統(tǒng)理論研究，促進我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展已是當(dāng)務(wù)之急，這就要求企業(yè)及研究單位密切協(xié)作，以新的思想指導(dǎo)設(shè)計，生產(chǎn)和消費，走出一條符合我國國情的綠色產(chǎn)品開發(fā)道路。這就要求設(shè)計人員增強自己的“綠色”意識，設(shè)計出對環(huán)境影響最小的綠色產(chǎn)品，來縮短我國與其他國家綠色產(chǎn)品的距離，同時綠色產(chǎn)品的全面實施，也將對未來中國的健康發(fā)展做出重大貢獻。

參考文獻

[1] 劉志峰，劉光復(fù). 綠色設(shè)計 [M]機械工業(yè)出版社. 1999

[2] 宋守許，劉志峰，劉光復(fù). [J]綠色產(chǎn)品設(shè)計的材料選擇

[3] 雷瓊，李新國. 論個人電腦的綠色設(shè)計. [J]機械設(shè)計. 1998

[4] 劉志峰. 產(chǎn)品的可回收性設(shè)計. [J]機械科學(xué)與技術(shù). 1996