Design for Disassembly in the electronics industry

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What’sinyouropinionthe pastandcurrent perceptionofIndustryand AcademiaofDfR/DfD? Atthestartofthediscussions abouttakebackand treatmenttherewasthe expectationthatDfD/DfR wouldplayatremendous role,particularlyinthecase thatthecompanieswould bemadefinancially responsiblethrough IndividualProducer Responsibility.Thiswas thoughttoforma tremendousdrivertoapply DfD/DfRandthismadethat DfD/DfRbecamepartofthe WeeeDirectiveasan “ideologyinthe background”.Inpractice thingstookadifferentturn: automaticshredding followedbymaterials separationbecame enormouslyeffectiveand evendifferenttypesof plasticscanbeseparated todayaswell.Thiskindof treatmentmuchcheaper thanmanualdisassembly(at leastinthewesternworld) andfromanenvironmental pointofviewitisprettyupto verygoodaswell.

Simultaneouslyalotof productsweremadesmaller, housingsweremadethinner (lessmaterialconsumption) andelectronicsbecame moreminiaturized(less energyconsumption). Both developments workout positivelyforthe environmental loadonalifecycle basisbutarefor recyclingassuch lesspositive. Inyourpastexperience withIndustrywhat havebeenthemost innovativeDfR/DfD solutions? Couldyouprovidefew examples? Althoughthroughthese developmentsthestrategies forDfR/DfDtodayworkout lesseffectivethanfor recyclingassuch,the strategiesarestillworthwhile topursueforreasonsoutside therecyclingdomain: • Simplificationofthe productarchitectureworks outalsopositivelyon assemblycosts,soeven products,whichwillnever bedisassembled,areuseful tobeanalysedand improvedfromthis perspective.

• Reducingthenumberand thetypesoffixturesworks outinthesameway.

Makingplasticapplications inproductstoconsistout ofmono-materialreduces thenumberofarticlesto bepurchasedandmakes thatattractivevolume ae parts & components september 2011 design and sustainability COVER STORY 8 The term Design has become so common that it is difficult to understand if its use relates more to the emotional and sensory sphere (being therefore closer to the external appearance of the product) or the technology sphere, also related to the Anglo-Saxon meaning of design (and therefore closer to the internal aspect of the product).

Ab Stevels, in his book “Adventures in EcoDesign of Electronic Products” quotes one of the definitions collected by S.

Petersen, a PhD student at the Stanford University: “The design has to do with the use of technology to by Federico Magalini A number of areas related to EcoDesign is gathered under the acronym DfX. Among these, the methodology that aims to facilitate access to specific parts, components, materials constituting a product, to encourage subsequent reuse, recovery or recycling.

Designfor Disassemblyinthe electronicsindustry simplify the product architecture Secondolei,ilmondoindustrialee quelloaccademicocomehanno percepitoinpassatoecome percepisconooggiilDfR/DfD? Nellafaseinizialedeldibattitosulla questionedelrecuperoedeltrattamento, siprevedevacheilDfDeilDfRavrebbero giocatounruolofondamentale,specie neicasidiaziendecheavesseroassuntola responsabilitàeconomicaattraversola responsabilitàindividualedelproduttore. Sipensavachequestaprevisioneavrebbe datounforteimpulsoall’applicazionedel DfD/DfR,edèperquestochela metodologiaDfD/DfRèentrataafarparte delladirettivaRaeecome“ideologiadi fondo”.

Inpratica,però,lecosehannopresouna piegadiversa:latriturazioneautomaticae lasuccessivaseparazionedeimateriali sonodiventatiprocessiestremamente efficaci,tantocheoggièpossibile separareanchediversitipidimaterie plastiche.Questotipoditrattamentoè moltomenocostosodeldisassemblaggio manuale(almenonelmondo occidentale),edalpuntodivista ambientaleèquasialtrettantovalido. Nellostessotempo,moltiprodottihanno assuntoingombriridotti,glialloggiamenti sonodiventatipiùpiccoli(menoconsumo dimateriale)el’elettronicasiè ulteriormenteminiaturizzata(minor consumodienergia).Idueprocessi hannoavutouneffettopositivosulcarico ambientaleinrelazionealciclodivita,ma Prof.Delft University ofTechnolgy, Designfor Sustainability Lab Professore pressolaDelft Universityof Technolgy,Design forSustainability Lab AbStevels semplificare l’architettura di prodotto AEC_2011_007_INT@008-016.indd 8 30/08/11 17.39

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discountscanbeachieved inthepurchasingmarket. • Reducingadditivesto plasticsinproducts increasesyieldandreduces thewastecostsafter recyclingtreatments. Miniaturization ofelectronicsand applicationoflead-free solderinggenerallyreduce recyclingyieldsbut increasevalue. Thebestitemswhich cameoutfromDfD/DfR thinkingarethedisassembly analysismethodology andtherealizationthatwith disassemblyanalysisin practicemuchmorecanbe donethanjustreducing disassemblytimes. InthecurrentPolitical debateonEcodesign DirectiveandWeee Directiverecastwhat’s theenvisagedrole ofDfD/DfR?

ThecurrentRecastofthe WeeeDirectiveleavesthe “ideologyinthebackground” asformulatedintheoriginal versionunchanged.Thisis remarkablebecauseinthe meantimetheRoHS Directiveandthe EuPDirectivehavebeenput inplace.Alignmentbetween thethreeDirectivesis urgentlyneeded!Personally, Iaminfavourtomakeinthe RecastWeeea100%waste Directiveandtoinvoke Design/Disassemblyonlyin selectivecaseswhereother treatmenttechnologies cannotbringasolution.This remarkparticularlyrefersto theremovaloftoxicslikefor instancebacklightsinlcd productsandforcertain(not all)AnnexIIitems(cases whereenlargedremoval definitiondoesnothelpto gettoxicsundercontrol).

september 2011 ae parts & components progettazione e sostenibilità 9 l’utilizzo di tecnologie per creare forme e funzioni che siano al servizio delle persone, in modo ottimale, utilizzando al meglio il significato trasmesso da tali forme”.Tale definizione racchiude alcune principi fondamentali del design: la tecnologia, vista come il mezzo che rende possibile la realizzazione dell’oggetto, ma anche dello stesso concept iniziale del progettista; la forma, immateriale, legata anche all’esperienza emotiva nell’utilizzo del prodotto, e la funzionalità dell’oggetto stesso che vengono considerate come elementi indissolubili; la realizzazione From this point of view, the design involves many different aspects.

In fact, all the designers know that the development of any product cannot disregard the analysis concerning the functionality, user expectations and thus marketing, technology required to implement such functionalities, the product manufacturing cost and the product distribution, and, recently, also the possible involvement in the management of end of life, according to the paradigms of extended producer responsibility. EcoDesign can be encompassed within this scope as a set of activities aimed at reducing the environmental burden related to the production and use of the product, and therefore to its shape and functionality.

So Ecodesign involves, for example, both the activities aimed at reducing the environmental impact in production and distribution (selection of materials, use of recycled materials, removal of Il termine Design è diventato di uso talmente comune da rendere difficile il capire se la sua collocazione attenga più alla sfera emotiva e sensoriale (quindi più vicina all’aspetto esteriore del prodotto) o a quella tecnologica, legata anche al significato anglosassone di progettazione (e quindi maggiormente vicino all’aspetto interno del prodotto). Ab Stevels, nel suo testo “Adventures in EcoDesign of Electronic Products” cita una delle definizioni raccolte da S.

Petersen, uno studente di Dottorato dell’Università di Stanford, che recita “Il Design ha a che vedere con create forms and functions that are serving people, in an optimal way, making the best use of the meaning conveyed by these forms.” This definition includes some basic principles of design: technology, seen as the medium that makes it possible to create the object, but also the designer’s initial concept itself; the shape, immaterial, also linked to emotional experience in the use of the product, and the functionality of the object, which are regarded as indissoluble elements; the realization of the object as an user-centric one, and therefore also having reference to the product marketing and sale; the emotional aspect, considered as fundamental, as the building block of the whole process.

So the role of the designer as the person in charge of the design process is correlated with both the physical aspects of realization and the emotional ones of marketing and sales, and therefore with the creation of value for the company. Il Design for Disassembly nell’industria dell’elettronica Sottol’acronimoDfXsiraggruppanounaseriediambiticollegati all’EcoDesign.Traquesti,lametodologiachemiraafacilitarel’accesso aparticolariparti,componentiematerialicostituentiunprodotto, alfinediunsuccessivori-utilizzo,recuperooriciclaggio. aifinidelricicloveroepropriosisono rivelatimenopositivi.

Nell’esperienzacheleihaacquisito inambitoindustriale,qualisonostate lesoluzioniDfR/DfDpiùinnovative? Puòfarciqualcheesempio? Anche se in base a questi sviluppi le strategie di DfR/DfD si rivelano oggi meno efficaci per il riciclo, vale comunque la pena seguirle per motivi che esulano dal riciclo stesso: • La semplificazione dell’architettura del prodotto ha un impatto positivo anche sui costi di assemblaggio; è quindi utile analizzare e migliorare da questo punto di vista anche i prodotti che non verranno mai disassemblati.

• Ha un impatto positivo anche la riduzione del numero e del tipo di attrezzi.

• Il fatto di adottare, per i prodotti, particolari di plastica costituiti da un unico materiale contribuisce a ridurre il numero di articoli da acquistare e consente di ottenere negli acquisti sul mercato interessanti sconti di quantità. • La riduzione degli additivi per le materie plastiche dei prodotti aumenta la resa e riduce i costi dei rifiuti dopo i trattamenti di riciclo. • La miniaturizzazione dell’elettronica e l’adozione di saldature senza piombo riducono in genere le rese di riciclo, ma aumentano il valore.

Le cose più interessanti emerse dalla valutazione del DfD/DfR sono la metodologia di analisi del disassemblaggio e la consapevolezza che con l’analisi del disassemblaggio è possibile ottenere, nella pratica, molto di più di una semplice riduzione dei tempi di disassemblaggio.

Nell’attualedibattitopolitico sullariformulazionedelledirettive EcodesigneRaeequalèilruolo previstodelDfD/DfR? L’attuale riformulazione della direttiva Raee lascia invariata l’”ideologia di fondo” così come formulata nella versione originale.

Ciò è significativo, perché nel frattempo sono state attuate la direttiva RoHS e la direttiva EuP. È urgentemente necessario un allineamento tra le tre direttive! Personalmente, sono favorevole a fare della riformulazione della direttiva Raee una direttiva rifiuti al 100% e a invocare il Design/Disassembly soltanto in casi particolari in cui altre tecnologie di trattamento non sono in grado di offrire una soluzione. Questa osservazione si riferisce in particolare all’eliminazione di sostanze tossiche, come per esempio i backlights nei prodotti lcd e di certi (non tutti) elementi di cui all’Allegato II (casi in cui la definizione allargata di eliminazione non aiuta a tenere sotto controllo le sostanze tossiche).

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What’sinyouropinionthe roleofDesignfor Disassembly/Designfor Recyclinginaleading companyanditsrolein strategiestowards Sustainability? Delldesignsandengineers itsproductstoprevent pollutionandconserve naturalresources throughoutthesystem’slife cycle.Dellaccepts responsibilityforcontinually improvingthe environmentaldesign aspectsofallproductsand theirend-of-life management.Designfor recyclingisanintegralpart ofourIso14001 environmentalmanagement system.OurIso14001 certificationtargetforallDell productsis85%recyclability rate.MostofDellproducts arehighlyrecyclableasthey aremanagedthroughDell’s networkofenvironmental partners.Dellofferstake backandrecyclingofallits products.Throughour recyclingprogramsfor consumers,smalland mediumbusinesses,large enterprisesand governmentsDellrecovered 43millionkilograms(95 millionlbs.)ofcomputer equipmentintheAmericas duringfiscalyear2011.

Dellhasadoptedconceptfor individualproducer responsibilityandis committedtoimplementing itsrecyclingpolicywithout legislativemandates. Consumerscannowrecycle computerequipment throughourextensivefree andconvenientcomputer recyclingprograminmore than70countriesaroundthe world.IntheU.S.,Delloffers fiveprogramsrangingfrom at-homepickuptodrop-off atalocalStaplesstoreor Goodwill.Dellrecently added100moreReconnect sitesthroughourGoodwill partnership,foratotalof 2,200participatingGoodwill stores.Thisfive-year-old Reconnectprogramhaskept morethan170million poundsofe-wasteoutof landfillsandcreatedabout 250greenjobs.Ourbusiness customerscanmakethe returnofunwanted computerequipmentboth moreresponsibleandmore securewithourextensive businessrecyclingandasset recoveryservices.

Whathasbeenthe evolutionofsuchconcepts (DfD/DfR)inyourR&Dor Design departments? Dell’sproduct PhaseReview Process(PrP) encompassesthe entire development cycleofthe productfrom “Conceptto Sustaining”.The environmental aspectsofour product’sdesign areintegratedinto thePrPthroughthe useoftheIso14001 standard.Dellis distinguishedby havingourProduct Developmentactivities certifiedtotheIso14001 environmentalmanagement system(Ems)standard.Dell’s DesignforEnvironment(DfE) programincorporates,atthe productdevelopmentstage, environmentalattributes suchasreductionof environmentallysensitive materials,increasedenergy efficiencyandextensionof productlifespanandDesign forDisassembly.OurProduct designgrouphasobtained Iso14001certificationin 2003.

Canyouprovidefew examplesofachieved benefitsbymeansofDfD/ DfRactivities? Wereceivefeedbackfrom ourenvironmentalpartners aboutproductdesignonan on-goingbasis. Thisinformationisused todesignproductsto minimizelifecycleimpacts overitsusefulandendoflife stages. Designersalsoadhereto internationalstandardsof productdesignincluding butnotlimitedtoIec,Ecma, Epeat(andothereco-labels) andvariousotherIso standardsonproductdesign whilemaintaining compliancetoglobal regulationonWeee. Someofthetangible benefitsinclude: • Designersmakematerial selectionchoicesatthe designstageconsidering cradletocradleconcept andnotonlycost.

• Reduceddisassemblytime resultinginhigher disassemblyrate. • Lifecycleextensionwith ae parts & components september 2011 design and sustainability COVER STORY 10 quindi posto in relazione sia con gli aspetti fisici di realizzazione, che con quelli emotivi di marketing e vendita e quindi, con la creazione stessa di valore per l’azienda. Da questo punto di vista il design abbraccia quindi un aspetto molto ampio. Di fatto, tutti i progettisti sanno che lo sviluppo di dell’oggetto come utente-centrico, e quindi riconducibile anche all’aspetto legato al marketing ed alla vendita del prodotto; l’aspetto emotivo, posto come fondamentale, quale elemento fondante l’intero processo.

Il ruolo del progettista, quale responsabile del processo di design è in Anglo-Saxon terminology took the generic acronym DfX, namely Design for , which in turn took different variants depending on the primary focus, such as Design for Energy Reduction, Disassembly, Recycling, and many other definitions that can be found hazardous substances, improvement and reduction of packaging) and the typical ones relating to improvements during use (reduction of energy consumption) as well as end of life.

Over the years, a number of Ecodesign areas developed, which the recycling program of dell Qualè,secondolei,ilruolodel DesignforDisassembly/Designfor Recyclinginun’aziendaleadereilsuo ruolonellestrategiedisostenibilità? Dell progetta e realizza i suoi prodotti con l’obiettivo di evitare l’inquinamento e tutelare le risorse naturali per l’intera durata del ciclo di vita del prodotto. Dell si assume la responsabilità del continuo miglioramento degli aspetti ambientali nella progettazione di tutti i prodotti e nella gestione della loro fase di fine vita. Il Design for Recycling è parte integrante del nostro sistema di gestione ambientale ISO 14001.

L’obiettivo della nostra certificazione ISO 14001 è la riciclabilità dell’85% di tutti i prodotti Dell. La maggior parte dei prodotti Dell sono altamente riciclabili, perché gestiti dalla rete Dell di partner ambientali. Dell offre il ritiro e il riciclo di tutti i suoi prodotti. Attraverso i nostri programmi di riciclo dedicati ai consumatori, alle piccole e medie imprese, alle grandi aziende e ai governi, durante l’esercizio 2011 Dell ha recuperato nelle Americhe 43 milioni di kg (95 milioni di libbre) di materiali provenienti da computer. Dell ha adottato il principio di responsabilità individuale del produttore e si è impegnata ad attuare la sua politica di riciclo senza imposizioni di legge.

I consumatori possono ora riciclare le apparecchiature informatiche attraverso il nostro ampio programma gratuito e comodo di riciclo dei computer in oltre 70 paesi in tutto il mondo. Negli Stati Uniti, Dell offre cinque programmi che vanno dal ritiro a casa alla consegna presso il negozio locale Staples o Goodwill. Dell ha aggiunto recentemente 100 nuove strutture al programma Reconnect attraverso la nostra partnership con Goodwill, per un totale di 2.200 negozi Goodwill aderenti. Il programma Reconnect, istituito cinque anni fa, ha evitato alle discariche più di 170 milioni di libbre di rifiuti elettronici e ha creato circa 250 posti di lavoro verdi.

I nostri clienti business possono contribuire a rendere il ritorno di materiale informatico non più utilizzato più responsabile e sicuro tramite i nostri vasti servizi di riciclo e recupero dei beni dedicati alle aziende.

Qualèstatal’evoluzionediquesti concetti(DfD/DfR)neivostrireparti R&SeProgettazione? Il Phase Review Process (PrP) di Dell comprende l’intero ciclo di sviluppo GlobalDirector ofCompliance dellaDell Takeback JeanCoxKearns GlobalDirector ofCompliance dellaDell Takeback Jean CoxKearns il programma di riciclo di dell AEC_2011_007_INT@008-016.indd 10 30/08/11 17.39

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modulardesignresulting inimprovedserviceability andupgradability. • Cleanersortforvarious recyclingstreamresulting inbetterdispositionoption meaninglesslandfilland waste. • Reducedenvironmental footprintachieveddueto increasedreuseand recyclingrateandless needofenergyrecovery.

• Advancedcorporategoals oncontinuous improvementinproduct designforenvironment. september 2011 ae parts & components progettazione e sostenibilità 11 recentemente, anche le eventuali implicazioni nella fase di gestione del fine vita, secondo i paradigmi della responsabilità estesa del produttore. All’interno di quest’ambito è possibile collocare l’EcoDesign, inteso come quell’insieme di attività volte a ridurre il carico ambientale legato qualunque prodotto non può prescindere da analisi che riguardano la funzionalità, le aspettative degli utenti e quindi del marketing, la tecnologia necessaria per realizzare tali funzionalità, il costo di realizzazione del prodotto e la sua conseguente distribuzione, e, development of rules that took the form of manuals and checklists.

These rules were generally divided into “mandatory”, “recommended”, and “optional”. From the second half of the Nineties, industry and research approaches began to take different through literature searches in major scientific databases, or more simply with the common search engines. Over the past twenty years, the development of applied EcoDesign involved, in fact, both research and industry. In the early Nineties the focus was mainly on the del prodotto, a partire dal“Concept to Sustaining”. Gli aspetti ambientali della progettazione dei nostri prodotti vengono integrati nel PrP attraverso l’utilizzo della norma Iso 14001.

Dell si distingue per la certificazione di conformità alla norma ISO 14001 relativa al Sistema di Gestione Ambientale (Sga) ottenuta per le nostre attività di Sviluppo Prodotti. Il programma Dell Design for Environment (DfE) integra, nella fase di sviluppo del prodotto, caratteristiche ambientali quali la riduzione di materiali ecologicamente sensibili, una maggiore efficienza energetica e una maggiore durata di vita del prodotto e il Design for Disassembly. Il nostro gruppo di progettazione del prodotto ha ottenuto la certificazione Iso 14001 nel 2003.

Puòfarciqualcheesempiodei vantaggiottenuticonleattivitàdi DfD/DfR? Riceviamo continuamente feedback dai nostri partner ambientali sulla progettazione dei prodotti.

Queste informazioni vengono utilizzate per la progettazione dei prodotti, allo scopo di minimizzare l’impatto del loro ciclo di vita durante la fase utile e quella di fine vita. Inoltre, i progettisti aderiscono alle Dell Design for EnvironmentWhite Paper The main areas and examples in Design for Environment include: 1) Environmentally responsible materials a. Commitment to transition dell laptops to energy- efficient and mercury free LED displays by 2010. b. Transition from Crt to flat panels reduced use of lead. c. Monitors G-series without pvc, Bfr, Cfr arsenic and mercury and including more than 25% of post- consumer recycled material.

d. Focus on dematerialization to make products smaller. 2) Energy Efficiency 3) Design for End-of-life, ReUse a. Designers work closely with asset recovery partners in order to share best practices on easy disassembly. b. Promote modular components, easy accessible to improve reuse and refurbishment as well as upgrades. c. Snap fits are preferred for fastening and joining plastic parts, elimination of glies and adhesives, less number of screws and easy access to screws. d. Most parts can be removed by hand. 4) Design for Recycling a. Restriction on Paints and Coating and in particular: • Plastic > 100g with no paints or coatings that are not compatible with recycling or reuse.

• Metallic paint shall not be used. • Galvanic coating shall not be used. • Plastic parts > 25g may be painted if required for functional reasons only (cosmetic and id are not functional reasons). b. Marking of all plastics parts > 25g to help in recycling, waste recovery or disposal. c. Use of recycled content. Libro bianco della Dell sul Design for Environment I principali ambiti ed esempi del Design for Environment sono i seguenti: 1) Materiali eco-compatibili a. Impegno di transizione ai display led ad alta efficienza energetica e privi di mercurio per i laptop della Dell entro il 2010.

b.

Transizione dai pannelli CRT a quelli piatti, con minore uso di piombo. c. Monitor della serie G senza pvc, bfr, cfr, arsenico e mercurio, utilizzando oltre il 25% di materiale post-consumo riciclato. d. Focus sulla dematerializzazione per ridurre l’ingombro dei prodotti. 2) Efficienza energetica 3) Design for End-of-life, RiUso a. I progettisti lavorano a stretto contatto con i partner nel recupero dei beni al fine di condividere le pratiche migliori in materia di facilità di disassemblaggio.

b. Promuovere componenti modulari, facilmente accessibili per favorire il riutilizzo, il ricondizionamento e gli aggiornamenti. c. Si preferiscono gli snap-fit (fissaggi a scatto) per unire gli elementi in plastica, eliminazione di colle e adesivi, minor numero di viti e facile accesso alle viti. d. La maggior parte dei particolari può essere rimossa manualmente. 4) Design for Recycling a. Restrizioni per vernici e rivestimenti, e in particolare: • Plastica> 100g, senza vernici o rivestimenti che non siano compatibili con il riciclo o il riuso. • Non devono essere utilizzate vernici metallizzate.

• Non devono essere utilizzati rivestimenti galvanici. • Le parti in plastica >25 g possono essere verniciate soltanto se necessario per motivi funzionali (quelli estetici e di riconoscimento del produttore non sono motivi funzionali).

b. Marcatura di tutte le parti di plastica >25 g per facilitare il riciclo, il recupero o lo smaltimento dei rifiuti. e. Uso di materiali riciclati. normative internazionali sulla progettazione dei prodotti, comprese, ma non limitatamente a queste, le norme IEC, Ecma, Epeat (e altri marchi ecologici) e a varie altre norme Iso sulla progettazione dei prodotti, pur osservando la conformità alle normative globali sui Raee. Tra i vantaggi tangibili vi sono i seguenti: • I progettisti selezionano i materiali in fase di progettazione secondo il principio“cradle to cradle”(dalla culla alla culla) e non soltanto in base ai costi.

• Tempi di disassemblaggio ridotti con conseguente aumento della velocità di disassemblaggio.

• Estensione del ciclo di vita mediante una progettazione modulare che offre migliore funzionalità e possibilità di aggiornamento. • Selezione più pulita per vari flussi di riciclo, con migliore possibilità di smaltimento e quindi meno discariche e rifiuti. • Ingombro ambientale ridotto, ottenuto grazie al maggiore riuso e riciclo e alla minore necessità di recupero dell’energia. • Obiettivi aziendali avanzati inerenti il continuo miglioramento nella progettazione del prodotto per l’ambiente.

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IsDfR/DfDstillanactive areaofresearchat FraunhoferInstitute?Are youfocusingmoreonDfR orDfD? DfR/DfDisrathera“niche activity”,asthedemandis ratherlimited.

That’swhywehavetopush DfR/DfDratherthan respondingtorequestsby industry.DfR/DfDisclosely interlinked,thereforeIwould notmakethedistinction, thatwearefocusingmore ononeaspectthanthe other. Evenwithhighlyintegrated, miniaturizedproducts, disassemblyremainsan issueonthesub-assembly level. Whicharethemain challengesatthemoment whenitcomestoDfR/DfD? Thereisa“conflictof philosophy”:making appliancesassmallandslim aspossibleresultsingreat materialsavings,butmake thejoboftherecyclereven morecomplicated.

Fewcompaniesfollowa strategytofacilitaterepair andreuse,butthese companieswillrarely optimizetheirproductsin termsofweightandsizeas thisiscontradictoryto repairabilityinmostcases.In general,thereare rarelyany incentivesfor industrytopush DfR/DfD. Isthereachancefor adoptionbyIndustryina short/mediumtermof recentlydevelopedmodels orsolution? TheWeeedoesnotprovide incentives,andonlyifthere isachangedbusinessmodel, suchasleasingconceptsand aclearbusiness-to-business market,orinvestment goods,thenthereisan interesttocareforDfRasit affectsdirectlythe companies’revenue.Inthe recentpastIrecognizeda highinterestfromEastAsian companiesin“green”topics, explicitlyincludingDfR.

Theyseeitasabusiness chance,andtheyarevery concernedaboutpossible Europeanpolicymeasures regardingecodesignorthe USEPEATsystem. Thecompaniesarevery openmindedforthese aspects,andmuchmore activethantheEuropean companies–althoughit mightbethattheEuropeans justdon’ttalkaboutit anymore,butabsorbed ae parts & components september 2011 design and sustainability COVER STORY 12 ha coinvolto, di fatto, negli ultimi vent’anni, sia la ricerca che l’Industria. Agli inizi degli anni novanta il focus era principalmente sullo sviluppo di regole che prendevano la forma di manuali e checklists. Tali regole venivano generalmente suddivise in “obbligatorie”, “raccomandate” ed opzionali.

Dalla seconda metà degli anni novanta gli approcci nell’industria e quelli nella ricerca hanno iniziato a prendere strade diverse, in parte parallele. La ricerca ha iniziato a concentrarsi sullo sviluppo di metodologie e strumenti atti a supportare l’EcoDesign, in particolare sviluppando i concetti (e relativi strumenti) propri del Life Cycle Assessment.

L’industria si è invece concentrata principalmente sullo sviluppo di soluzioni pratiche, direttamente implementabili rispetto alle implicazioni concettuali e metodologiche. In particolare sono state identificate diverse aree di intervento, quali il consumo energetico, l’utilizzo di diversi alla fase di produzione e uso del prodotto, e quindi alla forma e alla funzionalità. All’EcoDesign possiamo ricondurre quindi, ad esempio, tanto le attività miranti a ridurre l’impatto ambientale in produzione e distribuzione (selezione dei materiali, utilizzo materiali riciclati, rimozione sostanze pericolose, miglioramento e riduzione del packaging) quanto quelle tipiche dei miglioramenti in fase di uso (riduzione consumo energetico) e fine vita.

In tal senso si sono negli anni sviluppati una serie di ambiti dell’EcoDesign che hanno poi assunto nella terminologia anglosassone il generico acronimo di DfX, ovvero design for …, andando poi ad assumere diverse sfaccettature, a seconda del focus primario, come Design for Energy Reduction, Disassembly, Recycling, e innumerevoli altre definizioni riscontrabili con ricerche bibliografiche nelle principali banche dati scientifiche o anche più semplicemente nei comuni motori di ricerca.

Lo sviluppo dell’EcoDesign applicato Reach Regulation, and the Packaging Directive. However, it should be stressed that the adoption of special measures during the design stage, especially if related to specific areas of intervention, partially limits the scope for more systematic approaches, because there are often trade-offs and sometimes conflicting effects. For example, the development of energy saving lamps (containing mercury) would not have been conceivable if the designer would have focused only on recyclability or end of life management. Also from the point of view of material use (and therefore of Design for Material Reduction), energy saving bulbs require more material than incandescent ones.

Similarly, the development of lcd screens (which feature a lower power consumption compared to Crt monitors, without considering the functional aspects that made ​​ it possible to realize notebook computers as well as other applications and products) would paths, which sometimes were parallel.

Research began to focus on developing methodologies and tools to support the EcoDesign, in particular by developing the concepts (and related tools) of Life Cycle Assessment. The industry, on the other hand, mainly focused on the development of practical solutions that are directly implementable compared to the conceptual and methodological implications. In particular, different areas of intervention were identified, such as energy consumption, the use of different materials, packaging and transport systems, the chemical content and recyclability.

These developments were often followed, previously or subsequently, by specific interventions by the legislature, with dedicated rules aiming at systematizing existing best practices, such as the EuP Directive, called Ecodesign Directive, RoHS Directive, Weee Directive, the the need for a changed business model IlDfR/DfDèancoraun’areadiricerca attivapressol’IstitutoFraunhofer?Vi stateconcentrandomaggiormentesul DfRosulDfD? IlDfR/DfDèpiuttostoun’”attivitàdi nicchia”,perchéladomandaèalquanto limitata.Èperquestochedobbiamo spingereilDfR/DfDpiuttostoche rispondereallerichiestedell’industria.DfR eDfDsonostrettamentecorrelati,quindi nonvorreifareladistinzionesecistiamo concentrandodipiùsuunaspettoo sull’altro.Ancheconprodotti miniaturizzatialtamenteintegrati,il disassemblaggiorestaunproblemadi livellodisub-assemblaggio.

Qualisonoattualmenteleprincipali sfidenell’ambitodelDfR/DfD? C’èun“conflittodifilosofia”:costruire apparecchisemprepiùpiccoliesottili comportaungranderisparmiodi materiale,marendeancorapiù complicatoillavorodelriciclatore. Alcuneaziendeseguonolastrategia mirataafacilitarelariparazione eilriutilizzo,maquesteaziende difficilmenteottimizzanoiloroprodottiin terminidipesoedimensioni,perchénella maggiorpartedeicasi,ciòèin contraddizioneconlariparabilità.In generale,l’industriahapochiincentiviper spingereilDfRDfD.

FraunhoferIZM andcoordinator oftheTask Force ReDesignof StEPInitiative FraunhoferIZM ecoordinatore dellataskforce ReDesign nell’ambito dell’iniziativa StEP Karsten Schischke la necessità di un nuovo modello di business AEC_2011_007_INT@008-016.indd 12 30/08/11 17.39

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someoftheprinciplesin theirdailybusiness. StEPisaninitiative developedbyvariousUnited Nationsorganizationswith theoverallaimtosolvethe e-wasteproblem. Togetherwithmembers fromindustry,governments, internationalorganizations, NGOsandacademiaactively participatinginStEP,we initiateandfacilitate approachestowardsthe sustainablehandlingof e-waste.StEPisorganizedin 5TaskForces,namelyPolicy, ReDesign,ReUse,ReCycle, CapacityBuilding.

StEP’sTaskForceReDesignis dedicatedtoproductdesign aspects. Tokeepsubstances ofconcernoutofelectrical andelectronicsproducts isakeystrategytoreduce lifecycleimpactsofthese products,inparticularat end-of-life.

Smartproductdesigncan supportandenhancethe re-useandrecyclingofthe equipment,butis challengedbythetechnical requirementsandreliability concerns. Asend-of-lifeconditionsvary broadlythroughoutthe worldandevenwithin individualcountries,product designcannotbematched withastandardend-of-life scenario,buthastoconsider possibleconsequences underseveraldisposaland recyclingconditions.Task Forcemembersdevelop re-usefriendlyproducts, researchend-of-life implicationsofelectronics withregardtoproduct designissues,andexplore policymeasuresgloballyto fosterthetrendtowards “GreenElectronics”. september 2011 ae parts & components progettazione e sostenibilità 13 dell’utilizzo del materiale (e quindi del Design for Material Reduction) le lampade a risparmio energetico richiedono più materiale rispetto alle lampade ad incandescenza.

Allo stesso modo, lo sviluppo degli schermi lcd (anch’essi con un consumo energetico inferiore rispetto ai monitor Crt, senza considerare gli aspetti funzionali che hanno reso possibile i notebook e varie altre applicazioni e prodotti) non sarebbe stato possibile se il focus del progettista fosse stato esclusivamente sulla gestione del fine vita. La problematica gestione dei mercury backlights e il loro dis-assemblaggio in sicurezza a oggi rappresenta ancora una sfida tecnologica per l’Industria del riciclaggio; a essa si deve aggiungere la progressiva diminuzione delle opportunità di riciclaggio in ciclo chiuso (produzione di nuovi Crt) per una frazione critica come quella del vetro al piombo nelle apparecchiature che in questo momento giungono a fine vita.

È importante non ridurre l’EcoDesign all’aspetto meramente ecologico dello sviluppo di prodotto: il Design materiali, l’imballaggio ed i sistemi di trasporto, il contenuto di sostanze chimiche e la riciclabilità. A tali evoluzioni hanno spesso corrisposto, in via preventiva o successivamente, mirando a sistematizzare best practices esistenti, specifiche aree di intervento da parte del legislatore, con normative dedicate: si pensi alla Direttiva EuP , denominata Direttiva Ecodesign, alla Direttiva RoHS, alla Direttiva Raee, al Regolamento Reach, alla direttiva sugli imballaggi. È tuttavia importante sottolineare come l’adozione di particolari accorgimenti in fase di progettazione, soprattutto se legati a specifiche aree di intervento, limiti in parte la portata di approcci più sistematici: questo perché esistono molte volte trade-off ed effetti talvolta contrastanti.

Per esempio, lo sviluppo delle lampade a risparmio energetico (contenenti mercurio) non sarebbe stato immaginabile se il focus del progettista fosse stato esclusivamente sulla riciclabilità o sulla gestione del fine-vita, e anche da un punto di vista about the critical metals used by the electronics and the Eu Raw Material Initiative are to be considered in this regard, as well as the issue of the replacement of certain chemical elements following the restrictions imposed by legislators (RoHS in Europe, but also partially implemented in America and other countries, J-Moss in Japan, and other parts of the world).

• Safety and reliability requirements, sometimes imposed by laws or regulations. • The development and production process. • The distribution process and, more generally, the entire supply chain. On some of these areas, the development of specific methodologies such as Design for Recycling (DfR) and Design for Disassembly (DfD) had and still has particular impact, as it aims to facilitate access to specific parts, components, materials constituting a product, in view of a subsequent reuse, recovery or recycling. not have been possible if the designer would have focused on the end of life management only.

The problematic management of mercury backlights and their safe disassembly is still a technological challenge for the recycling industry. Besides, the progressive decline in opportunities of closed loop recycling (production of new Crts) has to be added for a critical fraction such as that of lead glass in devices that are reaching end of life.

EcoDesign should, however, not be limited to the merely ecological aspects of product development. In fact, design has implications that go beyond the “green” aspects of a product, and involves different issues, including: • Functionality and aesthetics (suffice it to think of ongoing development, especially in the IT or consumer electronics, of products with more new features). • Costs related to manufacture and procurement of materials and components. The current debate Esistequalchepossibilitàche l’industriaadottiabreve-medio terminelesoluzionioimodellidi recentesviluppo?

NoncisonoincentiviperiRaee,esoltanto seilmodellodibusinesscambierà, favorendo,peresempio,ilconcettodi leasingeilmercatobusiness-to-business oibenidiinvestimento,visaràun interesseneiconfrontidelDfR,perché incidedirettamentesuiricavidelle aziende.Direcentehonotatounforte interessedapartedelleaziendedell’Asia orientaleneiconfrontidellequestioni “verdi”,conparticolareriferimentoalDfR.

Loconsideranoun’opportunitàdi businessesonomoltoattentiaipossibili provvedimentidipoliticaeuropeain materiadieco-designoalsistema statunitenseEPEAT.Leaziendesono moltoaperteaquestiaspettiemoltopiù attivediquelleeuropee.Anchesemagari glieuropeinonneparlano,hanno assorbitoalcunideiprincipidellaloro attivitàquotidiana.StEPèun’iniziativa sviluppatadavarieorganizzazionidelle NazioniUnite,conl’obiettivogeneraledi risolvereilproblemadeirifiutielettronici. Insiemeairappresentantidell’industria, deigoverni,delleorganizzazioni internazionali,delleongedelmondo accademicochepartecipanoattivamente all’iniziativaStEP,abbiamoiniziatoad agevolaregliapprocciallagestione sostenibiledeirifiutielettronici.StEPè organizzatain5taskforce,cioèPolitica, ReDesign,RiUso,RiCiclo,Capacity Building.LataskforceReDesigndiStEPè rivoltaagliaspettidellaprogettazionedel prodotto.Evitarelesostanzepreoccupanti neiprodottielettriciedelettronicièuna strategiachiaveperridurreilloroimpatto sulciclodivitaditaliprodotti,in particolarenellafasedifinevita.Una progettazioneintelligentedelprodottoè ingradodisupportarneevalorizzarneil riusoeilriciclo,masitrovaadaffrontarele questionilegateairequisititecnicie all’affidabilità.Poichélecondizionidifine vitavarianodimoltoalivellomondialee ancheall’internodeisingolipaesi,la progettazionedelprodottononpuò basarsisuunoscenariodifinevita standard,madeveconsiderarelepossibili conseguenzenellevariecondizionidi smaltimentoericiclo.

Ipartecipantiallataskforcesviluppano prodottiecologiciriutilizzabili,svolgono ricerchesulleimplicazionidelfinevitadei dispositivielettroniciinrelazionealle problematichediprogettazionedei prodotti,edesploranolemisurepolitiche alivelloglobaleperfavorirelatendenza all’”ElettronicaVerde”. AEC_2011_007_INT@008-016.indd 13 30/08/11 17.39

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ae parts & components september 2011 design and sustainability COVER STORY 14 o il Design for Disassembly (DfD) ha avuto ed ha tuttora particolare impatto, in quanto mira a facilitare l’accesso a particolari parti, componenti, materiali costituenti un prodotto, al fine di un successivo ri-utilizzo, recupero o riciclaggio.

Uno degli elementi chiave del DfD è la valutazione del tempo di dis-assemblaggio che può essere utilizzato come proxy dell’efficacia degli interventi di progettazione o ri-progettazione.

I modelli per prevedere le sequenze ed i tempi di dis-assemblaggio, anche al fine di valorizzarne l’impatto economico, sono numerosi (Si possono citare i modelli descritti in Dowie, Subramani, Ansems, Zussman, Kroll). Esistono anche metodi basati sulla stima di tempi derivante da prove fatte in laboratorio, o veri e propri test di dis-assemblaggio che possono fare da elemento di riscontro rispetto ai modelli teorici. Ad esempio Boks ha confrontato il metodo di Kroll con dis-assemblaggi in laboratorio su una TV da 21”. Il metodo di Kroll, sviluppato sulla base delle osservazioni empiriche di processi di dis-assemblaggio di piccoli elettrodomestici, computer ed altre apparecchiature professionali, prende in considerazione le attività necessarie durante il processo di dis-assemblaggio e gli utensili necessari.

Ogni attività viene caratterizzata in funzione di 4 elementi distintivi, che assumono un peso variabile tra 1 (facile) e 10 (difficoltoso): • Accessibilità, valutata sia rispetto all’utensile che rispetto alla mano dell’operatore.

• Posizionamento, indicante la precisione necessaria per effettuare l’operazione (si pensi alla facilità di posizionamento di un cacciavite rispetto alla testa della vite). • Forza necessaria per rimuovere il componente. • Tempo per compiere l’attività di rimozione del singolo componente, escludendo i tempi di accesso, posizionamento dell’utensile o altri tempi non direttamente collegati alla singola e specifica attività di dis-assemblaggio del componente, derivato dalle metodologie Most sviluppate da Zandin.

ha implicazioni che prescindono dall’aspetto propriamente green di un prodotto, e in particolare abbraccia aree quali: • Funzionalità ed aspetto estetico (si pensi allo sviluppo continuo, soprattutto nell’industria dell’IT o Consumer Electronics, di prodotti con sempre nuove funzionalità).

• Costi legati alla fase di produzione e di approvvigionamento di materiali e componenti. Si pensi in tal senso all’attuale dibattito circa i metalli critici utilizzati dall’industria dell’Elettronica ed alla EU Raw Material Initiative, o al tema della sostituzione di taluni elementi chimici a seguito delle restrizioni imposte dai legislatori (RoHS in Europa ma in parte mutuata anche in America o altri paesi, J-Moss in Giappone, e altre in zone diverse del mondo). • Requisiti di sicurezza ed affidabilità, talvolta imposti da leggi o regolamenti.

• Il processo di sviluppo e produzione. • Il processo di distribuzione e più in generale l’intera Supply Chain. Su alcuni di questi ambiti, lo sviluppo di metodologie specifiche quali il Design for Recycling (DfR) respect to the tool and the operator’s hand. • Positioning, indicating the precision required to perform the operation (for example, the easy positioning of a screwdriver with respect to the screw head). • Strength required to remove the component. • Time for removing the single component, excluding access times, tool positioning or other times not directly related to the individual and specific activity of component disassembly, derived from Most methodologies developed by Zandin.

The comparison between the estimated disassembly time of a of 21” TV set provided the Kroll method of 273 seconds was consistent with the empirical tests, which found a time of 268 seconds. Part of the debate and developments related to the DfD was affected by regulatory developments of the last decade, especially in Europe, related to the principle of extended producer responsibility, such as the Weee Directive.

However, it has to be stressed that any improvement that can be obtained by means of redesign and One of the key elements of the DfD is the evaluation of disassembly time that can be used as a proxy of the effectiveness of design or redesign interventions. There are many models to predict the sequences and disassembly times, also in order to enhance its economic impact (such as the models described by Dowie, Subramani, Ansems, Zussman, and Kroll). There are also methods based on the estimation of times resulting from laboratory tests, or real disassembly tests that can be used to check theoretical models.

Boks, for example, compared the Kroll method with disassemblies in the laboratory on a 21” television set. The Kroll method, developed on the basis of empirical observations of disassembly processes of small household appliances, computers, and other professional equipment, considers the activities required during the disassembly process, as well as the needed tools. Each activity is characterized based on 4 distinctive elements with variable values ranging from 1 (easy) to 10 (difficult): • Accessibility, measured both with a multi-faceted research The development of energy saving lamps (containing mercury) would not have been conceivable if the designer would have focused only on recyclability, end of life management, and reduction of material used (and therefore on Design for Material Reduction).

Similarly, the development of lcd screens would not have been possible if the designer would have focused on the end of life management only.The problematic management of mercury backlights and their safe disassembly is still a technological challenge for the recycling industry.

una ricerca ricca di sfaccettature Lo sviluppo delle lampade a risparmio energetico (contenenti mercurio) non sarebbe stato immaginabile se il focus del progettista fosse stato esclusivamente sulla riciclabilità, sulla gestione del fine-vita, sulla riduzione dell’utilizzo del materiale (e quindi del Design for Material Reduction). Allo stesso modo, lo sviluppo degli schermi lcd non sarebbe stato possibile se il focus del progettista fosse stato esclusivamente sulla gestione del fine vita: la problematica gestione dei mercurybacklights ed il loro dis-assemblaggio in sicurezza ad oggi rappresenta ancora una sfida tecnologica per l’Industria del riciclaggio.

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Design for Disassembly in the electronics industry

ae parts & components september 2011 design and sustainability COVER STORY 16 operazione di fatto ne preclude una redditività economica. • La difficoltà nel ri-utilizzo di componentistica e il costo associato all’insieme di attività necessarie, complice anche la diffusione di prodotti a basso costo (soprattutto in alcuni settori merceologici quali il piccolo elettrodomestico o la Consumer Electronics). Anche i test condotti in Gran Bretagna nel 2002 su grandi elettrodomestici (lavatrici, frigoriferi, asciugatrici e piani cottura), al fine di valutare i costi per l’ottenimento di parti/ componenti suscettibili di ri-utilizzo hanno rilevato tempi variabili tra i 60 ed i 120 minuti per il dis-assemblaggio completo dei prodotti, con costi variabili tra gli 8 ed i 14 Sterline per il dis-assemblaggio completo dei prodotti.

• Lo sviluppo di tecnologie di triturazione e separazione che ha di fatto preso il sopravvento nell’Industria del riciclaggio dei rifiuti elettronici anche rispetto ai potenziali sviluppi di processi robotizzati, quali quelli, ad esempio, descritti in Scholz-Reiter per il dis-assemblaggio di tv e monitor. Se il dis-assemblaggio come alternativa agli ormai consolidati processi di trattamento è ad oggi, nei paesi occidentali, economicamente Il confronto tra la stima del tempo di dis-assemblaggio su un TV di 21” previsto dal metodo Kroll di 273 secondi è risultato in linea con i test empirici che hanno riscontrato un tempo di 268 secondi.

Parte del dibattito e delle evoluzioni legate al DfD è stata influenzata dagli sviluppi normativi dell’ultimo decennio, soprattutto in Europa, riconducibili al principio di responsabilità estesa del Produttore, quali la Direttiva Raee. Bisogna però evidenziare come qualunque miglioramento ottenibile per mezzo di interventi di re-design ed ottimizzazione delle sequenze di dis-assemblaggio, soprattutto per prodotti destinati all’utenza domestica,difficilmente può risultare in un vantaggio economico durante la fase di fine-vita.

Questo è dovuto a diversi fattori quali: • il grande sviluppo tecnologico di processi di triturazione e separazione automatizzata delle frazioni di materiale e l’incidenza economica delle fasi di dis- assemblaggio manuale.

Nel 2000 test condotti sul dis-assemblaggio manuale hanno dimostrato che la quantità di materiale che deve essere resa disponibile in un minuto di dis-assemblaggio manuale per bilanciare il costo di tale products, involving costs ranging from 8 to 14 pounds for the complete disassembly of products.

• The development of grinding and separation technology, which actually gained the upper hand in the electronic waste recycling industry even with respect to the potential development of robotic processes, such as those, for example, described in Scholz- Reiter for the disassembly of TV set monitors. If the disassembly process as an alternative to well-established treatment processes is, to this day, economically unprofitable in Western countries, there are, however, significant benefits as regards redesign processes or improvements related to DfD, with particular reference to: • Recovery of high-value components on equipment addressed to professional users.

• Access to components containing potentially toxic substances that must be removed and subjected to special treatment also under Annex 2 of the Weee Directive and the guidelines of the Technical Adaptation Committee. These components include, among others, batteries, mercury backlights, and components containing Pcbs or mercury. optimization of disassembly sequences, especially for products intended for domestic consumers, will unlikely result in an economic advantage during the end-of-life stage. This is due to several factors, such as: • The great technological development of automated processes for grinding and separation of material fractions and the economic incidence of manual disassembly.

Tests conducted in 2000 on manual disassembly showed that the amount of material that must be made ​​ available over one minute of manual disassembly to balance the cost of this operation hinders its economic profitability. • The difficulty in reuse of components and the cost associated to the set of activities needed, also due to the spread of low-cost products (especially in certain sectors, such as those of small household appliances and consumer electronics). Tests conducted in Great Britain in 2002 on large household appliances (washing machines, refrigerators, dryers, and cooking hobs) in order to assess the costs for obtaining parts/components to be reused, also showed times between 60 and 120 minutes for the complete disassembly of Economic limits of Design for Disassembly The disassembly process as an alternative to well-established treatment processes is, to this day, economically unprofitable inWestern countries.Tests conducted on manual disassembly showed that the amount of material that must be made ​​ available over one minute of manual disassembly to balance the cost of this operation actually hinders its economic profitability.

I limiti economici del Design for Disassembly Il dis-assemblaggio come alternativa agli ormai consolidati processi di trattamento è ad oggi, nei paesi occidentali, economicamente non conveniente: test condotti sul dis-assemblaggio manuale hanno dimostrato che la quantità di materiale che deve essere resa disponibile in un minuto di dis-assemblaggio manuale per bilanciare il costo di tale operazione di fatto ne preclude una redditività economica. Grams of material to be obtained over one minute of disassembly to compensate for the cost of disassembly (Stevels, 2000).

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ae parts & components september 2011 design and sustainability COVER STORY 18    potenzialmente tossiche che devono essere rimosse ed avviate a particolare trattamento quali ad esempio, batterie, mercury backlights, componenti contenenti Pcb o Mercurio ed altri. Tali attività avvengono nella fase iniziale di pre-trattamento e bonifica che è normalmente effettuata in modo manuale. I principali miglioramenti conseguibili attraverso il DfD sono in questo caso riconducibili sia alla minimizzazione del tempo di accesso e rimozione del componente, sia alla effettuazione di tale attività in condizioni di sicurezza per l’operatore (si pensi alla facilità di rottura del mercury backlights nella fase di rimozione manuale dagli schermi lcd).

Esiste quindi una matrice avente due dimensioni fondamentali: una economica e una ambientale, all’interno della quale è possibile collocare i diversi prodotti, in relazione alle condizioni al contorno, come rappresentato in figura. non conveniente, esistono tuttavia dei chiari benefici riconducibili ad interventi di ri-progettazione o miglioramenti inerenti al DfD e legati in particolare a: • Recupero di componentistica ad elevato valore su apparecchiature destinate ad utenze professionali. • Accesso a componenti che contengono sostanze may have during the end of life management, especially aimed at: improving or facilitating the material recovery and recycling, including the removal of potentially hazardous substances/components; increasing or facilitating recovery of components (including the removal of potentially hazardous substances/components); increasing These activities occur during the initial pretreatment and reclamation stage, which is usually carried out manually.

The main improvements that can be achieved through the DfD are related, in this case, to the minimization of access time and removal of the component, as well as the operator’s safety during the work (for example, mercury backlights break easily during manually removing from lcd screens).

So there is a matrix with two basic dimensions: an economic one and an environmental one, within which the different products can be placed, in relation to the boundary conditions, as shown in figure. Though Design for Disassembly is mainly related to design, objectives justifying the DfD are actually positively affected by some general principles. It is important to emphasize the several purposes that disassembly DxD in the end of life management It is important to stress the several purposes that disassembly may have during the end of life management, especially aimed at: increasing or facilitating the material recovery and recycling, including the removal of potentially hazardous substances/components • Using recycled materials: promoting the use by the industry and encouraging the demand for recycled materials also stimulates investments in the development of appropriate recycling technologies.

Interventions of Green Public Purchasing (Gpp) promoted internationally and later also adopted by various governments (in Italy already since the Ministerial Decree 203/2003, which set to 30 percent the threshold of Green Procurement for Public Administration ) fall within this scope. Similarly, the development of standards such as Epeat in the United States to guarantee the Public Administration the environmental performance of products and that later became an important marketing lever for businesses also towards consumers. • Minimizing the number of different types of material: this allows to limit selection processes during recycling.

In the case of plastics, the dependency of recycling processes on the types of polymers used, makes the separation of the different polymers one of the most critical issues in the recovery process.

• Avoiding potentially hazardous or toxic materials. In this sense, the RoHS Directive has restricted the use of particular substances, but the recovery process (including disassembly phases) may also involve accidental leaks: the disassembly of mercury backlights in lcd screens, for example, requires special attention in order to prevent breaking with consequent mercury leaks. • Preferring the same materials for inseparable subassemblies: this minimizes contamination during the recovery process that takes place through the material grinding and subsequent separation of materials. Separation efficiency, i.e.

the purity of separated material with respect to the presence of other materials, which is guaranteed by automatic selection processes, is actually influenced by connections that make the subassembly inseparable (e.g. thermowelding, glues, etc.).

Il DxD nella gestione della fine-vita È importante sottolineare i molteplici fini che il dis-assemblaggio può avere durante la fase di gestione del fine-vita indirizzati in particolare a: Incrementare o facilitare il recupero e riciclaggio di materiale, includendo la rimozione delle sostanze/componenti potenzialmente pericolose: • Utilizzare materiali riciclati: promuovendo l’utilizzo da parte dell’Industria e favorendo la richiesta di materiali riciclato si incentivano anche investimenti nello sviluppo di adeguate tecnologie di riciclaggio. Si collocano in tale ambito gli interventi di Green Public Purchasing (GPP) promossi in ambito internazionale e successivamente adottati anche dai diversi governi (In Italia già a partire dal DM 203/2003 che fissava al 30% la soglia di AcquistiVerdi per la Pubblica Amministrazione).

Parimenti lo sviluppo di standard quali Epeat sviluppato negli Stati Uniti, proprio per garantire la pubblica amministrazione rispetto alle performances ambientali dei prodotti e divenuto successivamente un’importante leva di marketing per le aziende anche nei confronti dei consumatori.

• Minimizzare il numero di differenti tipi di materiale: è in tal modo possibile limitare i processi di selezione durante la fase di riciclaggio. Nel caso della plastica, la dipendenza dei processi di riciclo dai tipi di polimeri utilizzati fa della separazione dei diversi polimeri una delle criticità maggiori nel processo di recupero. • Evitare materiali potenzialmente pericolosi o tossici. In tal senso la Direttiva RoHS ha limitato l’utilizzo di particolari sostanze ma il processo di recupero (incluse le fasi di dis-assemblaggio) può portare anche a rilasci accidentali: si pensi al dis-assemblaggio dei“mercurybacklights”negli schermi lcd, il cui processo di dis-assemblaggio richiede particolare attenzione al fine di evitarne la rottura con conseguente fuoriuscita di mercurio.

• Privilegiare gli stessi materiali per sotto-assiemi non separabili: questo minimizza la contaminazione durante il processo di recupero che avviene tendenzialmente attraverso fasi di triturazione e successiva separazione dei materiali. L’efficienza di separazione, e cioè la purezza del materiale separato rispetto alla presenza di altri materiali, garantita da processi automatici di selezione, è infatti influenzata da connessioni che rendono il sotto-assieme non separabile (es. termo-saldature, colle od altro). • Disassembly of high-value components • Minimization of disassembly costs (DfD) • Maximization of reuse profitability (DfD) • Automatic material grinding and separation activities • Disassembly of potentially hazardous components • Minimization of disassembly costs (DfD) • Safety in the implementation of safety measures (Design for Avoid Recycling Incidents) Comparison between automated grinding and separation and manual disassembly, areas of action of the DfD.

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ae parts & components september 2011 design and sustainability COVER STORY 20    può avere durante la fase di gestione del fine-vita indirizzati in particolare a: incrementare o facilitare il recupero e riciclaggio di materiale, includendo la rimozione delle sostanze/componenti potenzialmente pericolose; incrementare o facilitare il recupero di componentistica (includendo la rimozione delle sostanze/componenti potenzialmente pericolose); incrementare o facilitare il ri-utilizzo di componenti Esiste quindi un ambito di attività in cui ad oggi il Design for Disassembly trova ancora piena giustificazione e rilevanza, anche da un punto di vista economico, per le attività di un’Industria.

Tali impatti hanno rilevanza su numerose aree, non semplicemente legate ad un ambito ecologico, ma influiscono sui processi di produzione, di marketing e vendita come testimoniano alcuni esempi e casi di successo. Il ruolo del designer è più che mai attuale. © RIPRODUZIONE RISERVATA Nonostante il Design for Disassembly sia principalmente legato all’ambito della progettazione, esistono dei principi generali che di fatto influenzano positivamente gli obiettivi stessi che giustificano il DfD. È importante sottolineare i molteplici fini che il dis-assemblaggio many areas that are not necessary related to an ecological context, and affect not only production processes, but also the marketing and sales ones, as shown by some success examples and stories.

The designer’s role is more than ever relevant.

or facilitating the reuse of components. So there is an activity scope in which the Design for Disassembly still has its full reason and significance for an industrial activity, even from an economic point of view. These impacts involve ToknowmoreaboutDFD • A. Stevels, Adventures in EcoDesign of Electronic Products 1997-2007, Delft University of Technologies, The Netherlands, 2007. • T. Dowie, Estimation of Disassembly times, Technical Report DDR/TRI5, Department of Mechanical Engineering, Manchester Metropolitan University, 1994.

• A. Subramani and P. Dewhurst, Repair time estimation for early stages of product development, Journal of Desing and Manufacturing No.

4, pp 129-137, 1994. • A. Ansems, E. Fugger, L. Scheidt, Automation of disassembly processes of consumer goods, Proceedings of the IEEE International Symposium on Electronics and Environment, San Francisco, 1994. • E. Zussman, A. Kriwet, G. Seliger, Disassembly oriented assessment methodology to support design for recycling, Annals of CIRP Vol 43/1/1994, 1994.

• T. Hanft, E. Kroll, Ease of Disassembly evaluation in design for recycling, Design for X: Concurrent engineering Imperatives, 1996. • C. Boks, E. Kroll, W. Brouwers, A. Stevels, Disassembly modelling: two applications to a Philips 21” Television Set, Proceedings of the IEEE International Symposium on Electronics and Environment, Dallas, 1996. • Scholz-Reiter, H. Scharke, A. Hucht, Flexible robot-based disassembly cell for obsolete TV-sets and monitors, Robotics and Computer Integrated Manufacturing (15), 1999.

DxD in the end of life management • Avoiding as much as possible coating and paints, as they contaminate the base material, often limiting or preventing market value (companies operating in metal recovery by means of remelting are against the use of enamels and paints).

• Providing marking of material type, in order to facilitate the identification: for example, in accordance to Iso 114469:2000 in the case of plastic materials. Increasing or encouraging recovery of components (including removal of potentially hazardous substances/components).

• Minimizing the number of different components so as to simplify sorting process and ensure higher economies of scale and ease of later component reuse. • Giving priority to mechanical rather than chemical connections. • Providing easier separation of chemical connections so as to reduce contamination, especially in the case of different materials (e.g. the separation line between the glass cone and glass panel in cathode-ray tubes, which is used as breaking point in the recovery process).

Increasing or facilitating component reuse • Using assembly processes that are compatible with the disassembly process: the use of specific connections or connections requiring special tools makes operations more difficult, or requires special centers and trained personnel.

• Making access easier to parts to be disassembled: in general, the use of an assembly hierarchy considering the average life or maintenance operations also offers advantages both during use and end of life stage. • Minimizing the type of connectors: the standardization of screws and connector types makes the disassembly process faster. • Providing access to components even in the early disassembly stages: the disassembly process may not always be compatible with the assembly operations. It is therefore important to consider that disassembly may not be a simple reversal of assembly operations.

• Evitare quanto possibile strati di copertura e vernici: tali elementi di fatto contaminano il materiale di base, talvolta limitandone o precludendone il valore sul mercato (si pensi all’avversione delle aziende che effettuano il recupero dei metalli mediante rifusione per gli smalti o le vernici). • Provvedere alla marcatura del tipo di materiale, in modo da facilitarne l’identificazione: ad esempio ai sensi della norma Iso 114469:2000 nel caso dei materiali plastici. Incrementare o facilitare il recupero di componentistica (includendo la rimozione delle sostanze/componenti potenzialmente pericolose) • Minimizzare il numero di diversi tipi di componentistica: questo al fine di semplificare sia il processo di sortinge garantire maggior economie di scala e facilità nel riutilizzo dei componenti nella fase successiva di riutilizzo.

• Privilegiare connessioni meccaniche rispetto a quelle chimiche • Rendere le eventuali connessioni chimiche più facili da separare, così che la separazione delle parti, soprattutto nel caso di materiali diversi, limiti al minimo la contaminazione (si pensi alla linea di separazione tra vetro cono e vetro pannello nei tubi catodici, che viene utilizzata come punto di rottura nel processo di recupero). Incrementare o facilitare il ri-utilizzo di componenti • Utilizzare processi di assemblaggio che siano compatibili con il processo di dis- assemblaggio: evitare di utilizzare connessioni specifiche o che richiedano l’utilizzo di particolari strumenti rende più difficile le operazioni o richiede di istituire centri ed operatori formati appositamente • Rendere agevole l’accesso alle parti da dis-assemblare: in generale anche l’utilizzo di una gerarchia di assemblaggio riconducibile anche alla vita media o che tenga in considerazione le operazioni di manutenzione produce vantaggi si nella fase di uso che in quella di fine vita.

• Minimizzare la tipologia di connettori: la standardizzazione delle tipologie di viti o dei connettori rende più veloce il processo di dis-assembalggio. • Prevedere accessibilità alle componenti anche nelle fasi di dis-assemblaggio: il processo di dis-assemblaggio non sempre può essere compatibile con le operazioni di assemblaggio. È quindi importante considerare che il dis-assemblaggio può non essere una semplice inversione delle operazioni di assemblaggio.

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