| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Integration af bortskaffelse i design og konstruktion af elektronikprodukter

4 Analyse af referenceprodukter

Som støtte for udviklingen af design værktøjet tilbød to virksomheder at stille udvalgte produkter til rådighed. Det drejer sig om Grundfos A/S, som valgte en grundvandspumpe som case-produkt, og Kamstrup A/S, som valgte en elmåler som case-produkt.

For begge produkter foretog med først en beskrivelse af produkternes komponenter. Dernæst foretoges en demontageanalyse i samarbejde med H.J.H. elektromiljø A/S. Til slut foretoges en analyse af det redesignede produkter, samt en opgørelse af hvad der var opnået i form af demontagetider, genvindingsgrad og demontageomkostninger. der er redegjort nærmere for dette i de efterfølgende afsnit.

4.1 Grundfos' grundvandspumpe: Case produkt 1

4.1.1 Beskrivelse af case produkt 1

Grundfos har til dette miljøprojekt valgt en 3" centrifugal dykpumpe til vandforsyning (drikkevand, kunstvanding m.m.). En opskåret model ses her til højre.

Pumpen er et højintegreret produkt med pumpe, motor og elektronik sammenbygget. Løbere (ses i toppen) er fremstillet af en plast komposit, motoren i midten er af permanent magnet typen, og elektronikken er en 1½ kW frekvensomformer med kommunikation via forsyningskablet. Der findes et bredt program af varianter afhængig af ønsket tryk og flow. Diameter er 74 mm og længde fra 745 til 970 mm. Yderpunkterne for ydelse er ca. 9 m3/h ved en løftehøjde på 20 m til ca. 1 m3/h ved en løftehøjde på 150 m. Større løftehøjde kan opnås ved serieforbindelse. Pumpen placeres typisk i et bunden af et boret hul, så tæthedskrav til beskyttelse af motor og elektronik er høje. Kombinationen af permanent motor med styring/frekvensomformer betyder, at omdrejningstallet kan reguleres op til 10.000 pr. minut. Det giver en pumpe med en høj ydelse i forhold til energiforbrug, og den er derfor i driftsfasen meget miljøvenlig.

Fig. 4.1: Case produkt 1: Grundfos grundvandspumpe.

Fig. 4.1: Case produkt 1: Grundfos grundvandspumpe

Pumpen (en såkaldt SQ) er valgt som case, fordi designet i første-generationsproduktet ikke tog højde for bortskaffelses-problematikken. Med sin tætsluttende kappe i rustfrit stål er den vanskelig at separere i grundbestanddele med genbrug for øje. Da pumpen desuden stod foran et større redesign for at reducere fremstillingsprisen, var det oplagt i samme runde at se på eco-designet.

Fokus i redesignprojektet var på DFA (Design For Assembly), men resultatet viste, at med passende hensyn til eco-design kan DFA og design for disassembly gå i samme retning.

4.1.2 Analyse af case produkt 1

En demontageanalyse af den gamle version foretaget af Elektromiljø A/S gav følgende nøgletal:

  • Totalvægt: 4.067 g
  • Demontagetid: 25 min.
  • Genvindingsgrad 90,4%; 3.650 g
  • Forbrænding 4,3%; 172 g
  • Deponi 5,3%; 215 g
  • Materialeværdi: 19,50 kr.
  • Demontageomkostninger: 75,00 kr.
  • Shredderomkostninger: 1,61 kr.
  • Totalomkostninger: 57,11 kr.

Både i den gamle og nye version undgår man ikke at skulle skære den rustfri stålkappe op med for eksempel en vinkelsliber. En væsentlig del af demontagetiden skyldes, at powermodulet er monteret på en printplade og med gennemgående skruer er fastgjort til aluminiumsklods, hvilket vanskeliggør demontage af print.

4.1.3 Optimering af case produkt 1

I den nye version er der foretaget en montageteknologisk modularisering i modsætning til den mere traditionelle funktionsopdelte. Det indebærer, at laveffekt styreelektronikken, der hidtil har været en del af powermodulet, er flyttet over på et SMD-print. Elektronikken består herefter af 3 moduler: Et print med odd-shape komponenter (elektrolytter m.m.), et print med SMD og et powermodul kun med effekthalvledere. Powermodulet er dermed i forhold til det tidligere modul betydelig mindre og kan derfor vendes 90o i forhold til den tidligere orientering. Det giver mulighed for at montere powermodulet op mod power factor control (filter) aluminiumsklodsen i stedet for i printet som tidligere. Dermed er print lettere at separere fra konstruktionen. Både montage og demontage er blevet betydelig simplere. Sidstnævnte ses af følgende nøgletal fra en ny demontageanalyse:

  • Totalvægt: 3.949 g
  • Demontagetid: 10 min.
  • Genvindingsgrad: 82,9%; 3.272 g
  • Forbrænding: 12,0%; 475 g
  • Deponi: 5,1%; 202 g
  • Materialeværdi: 16,05 kr.
  • Demontageomkostninger: 30,00 kr.
  • Shredderomkostninger: 1,66 kr.
  • Totalomkostninger: 15,61 kr.

Som det ses, er er den ny version lidt lettere end den oprindelige (-118 g svarende til –2,9%). I den viste analyse er det nye powermodul (det såkaldte MIP-modul) sammen med den aluminiumsklods, det er skruet fast på, sendt til forbrænding på grund af et print over 16 cm2. Det påvirker tallene for forbrænding og genvinding betydeligt i forhold til den gamle version. Da aluminiumsklodsen i virkeligheden er kapsel med en indstøbt spole og jernkerne, bør enheden nok i stedet gå til genvinding. Printet i modulet er ikke et traditionelt glasfiberprint, men et tykfilmsubstrat af aluminiumsoxid (kan ikke brænde). Der burde derfor ikke rent lovgivningsmæssigt være noget til hinder for at lade enheden gå til genvinding. Derved vil tallene for genvinding, forbrænding og deponi komme tættere på den oprindelige version. Omkostninger vil kun i mindre grad påvirkes af dette (i positiv retning)

Ovenstående er et resultat af et totalt redesign af elektronikken. Langt den største gevinst i miljømæssig sammenhæng ses på den kraftigt reducerede demontagetid. Det koster stadig penge, at bortskaffe en SQ (pumpen), men totalomkostningerne hos demontagevirksomheden er reduceret med hele73%. De øvrige ændringer er set i forhold til produktets samlede vægt og kalkulationsmetoden marginale, såfremt powermodul med aluminiumsklods går til genvinding.

4.2 Kamstrups elmåler: Case produkt 2

4.2.1 Beskrivelse af case produkt 2

Kamstrup har til projektet valgt to elmålere. Til første del af projektet er anvendt en elmåler at typen Kamstrup 382, som var udviklet lang tid før projektet startede. Til anden del af projektet er anvendt en elmåler af typen Kamstrup 162, som er udviklet umiddelbart før projektets start. Målerne er primært til anvendelse i private husstande.

De udmærker sig ved deres brugervenlige design, let læselige display og enkle betjening. Med en enkelt trykknap er det muligt for både forsyningsselskab og slutbruger at "trykke" sig gennem en foruddefineret række af displayvisninger med forbrugsinformation. Forbrugsinformationen kan f.eks. være det opsummerede energiforbrug i kWh. Målerne er designede uden bevægelige dele, hvilket forhindrer mekanisk slid, og gør målerne mindre følsom overfor mekaniske og magnetiske påvirkninger. Målerne er typegodkendt iht. IEC 61036, og kan udstyres med en række forskellige kommunikationsmoduler til fjernaflæsning.

Fig. 4.2: Case produkt 2: To udgaver af Kamstrup el-målere

Fig. 4.2: Case produkt 2: To udgaver af Kamstrup el-målere, Kamstrup 382

Kamstrup 382

Fig. 4.2: Case produkt 2: To udgaver af Kamstrup el-målere, Kamstrup 162

Kamstrup 162

Som det fremgår, er der valgt to forskellige produkter. Men disse kan dog alligevel betragtes som to produktgenerationer, idet Kamstrup 162 er bedre end Kamstrup 382, når det gælder design for demontage og genvindingsgrad. Dette skyldes dog ikke brug af ECO.design værktøjet, idet dette er færdiggjort senere end Kamstrup 162. Forholdet er en sidegevinst ifm. intensivt arbejde med design for montage, plus resultatet af en løbende dialog med H.J. Hansen Elektromiljø A/S.

Med hensyn til det ECO-design værktøj som projektet resulterede i, så har Kamstrup besluttet at anvende det ifm. fremtidige hovedprodukter (dette omfatter også varmemålere). Kamstrups udviklingsprocedure er netop blevet ændret, således at miljøfunktionen skal inddrages når prototype foreligger. Det er så meningen at miljøfunktionen, blandt andet ved anvendelse af værktøjet, skal foretage miljø- og bortskaffelsesvurdering samt planlægge udarbejdelse af miljødeklaration for produktet.

4.2.2 Analyse af case produkt 2

En demontageanalyse af Kamstrup 382 måleren foretaget af H.J. Hansen Elektromiljø A/S gav følgende nøgletal:

  • Vægt: 850 g
  • Genvindingsgrad: 71,6%
  • Forbrænding: 21,0%
  • Deponi: 7,4%
  • Materialeværdi: 0,56 kr.
  • Demontage-/shredderomkostninger: 6,25 kr.
  • Totalomkostninger: 5,69 kr.

4.2.3 Optimering af case produkt 2

En demontageanalyse af Kamstrup 162 måleren foretaget af H.J. Hansen Elektromiljø A/S gav følgende nøgletal:

  • Vægt: 500 g
  • Genvindingsgrad: 82%
  • Forbrænding: 5,4%
  • Deponi: 12,6%
  • Materialeværdi: 0,39 kr.
  • Demontage-/shredderomkostninger: 6,18 kr.
  • Totalomkostninger: 5,79 kr.

Genvindingsgraden er her forøget med 10,4% i forhold til Kamstrup 382. Der er en væsentlig reduktion af procentdelen til forbrænding, men en forøgelse af andelen der går til deponi. Forøgelsen begrundet i at det - for at nedbringe demontagetiden - er valgt ikke at fjerne metaldele fra en stor plastfraktion inden denne behandles. Da produktet er blevet lettere er den vægtmæssige andel, der føres til deponi dog uændret. Forøgelsen af totalomkostningerne med 0,10 kr. skyldes ligeledes, at Kamstrup 162 vejer mindre end Kamstrup 382 og dermed repræsenterer mindre materialeværdi, og at shredderomkostningerne stort set er de samme.

 

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |



Version 1.0 December 2003, © Miljøstyrelsen.