仿真技术有助于减少电子垃圾

你知道电子垃圾是世界上增长最快的垃圾问题吗?事实上，人类产生了一种惊人的，而且还在不断增长的每年消耗五千万公吨．值得庆幸的是，模拟技术可以帮助我们减少电子垃圾，并为这一不断升级的全球问题改善电子垃圾管理解决方案。

什么是电子废物?

电子垃圾是指由于冗余、更换或损坏而耗尽其使用价值的电气和电子设备。

衡量信息和通信技术促进发展伙伴关系将电子垃圾分为六类:

1. 温度交换设备——如空调、冰柜
2. 屏幕和显示器——比如电视和笔记本电脑
3. 灯
4. 大型设备——如洗衣机和电炉
5. 小型设备——如微波炉和电动剃须刀
6. 小型IT和电信设备-如移动电话和打印机

技术进步、消费者需求和产品生命周期的缩短使得电子垃圾成为世界上增长最快的垃圾流。到2030年，年电子垃圾产量有望达到7500万公吨．

许多人在旧设备被妥善回收之前就购买了新设备，这导致了大量的电子垃圾。此外，许多设备的设计不允许维修或回收。这导致大量电子垃圾被不当处理，从而对环境和人类健康产生负面影响。

电子垃圾的风险

电子垃圾中的高度危险物质——如汞、铅、砷和溴化阻燃剂——需要特殊处理。然而根据一项报告来自加速循环经济平台(PACE)和联合国电子垃圾联盟，只有一小部分-20％-每年收集和妥善回收全球电子垃圾的数量。这导致严重的环境和健康危害，包括污染，向空气和水中释放有毒物质，并对人和动物的健康产生不利影响。此外，不当回收的电子垃圾也会导致数据安全风险。

电子垃圾可能是致命的:从先天性残疾到中枢和外周神经系统的健康问题，电子垃圾对人类福祉有着重大影响。它对生态系统的影响也可能是毁灭性的位于中国贵屿的电子垃圾处理场——那里的土壤样本中有毒二恶英和重金属的浓度是世界上最高的，这使得人们无法种植食物或饮用安全的水(根据世界卫生组织的报告，铅的记录比安全水平高出2400倍研究）.

电子垃圾的模拟驱动解决方案

模拟可以在帮助创新者快速和经济有效地创造新产品方面发挥关键作用。模拟可以通过四种不同的方式来减少电子垃圾。

1.材料选择

在产品设计阶段早期使用模拟来考虑减少电子垃圾的方法是值得的。第一步是确保产品是用环境足迹最低的材料制造的。

等产品Ansys Granta选择器专注于以材料为主导的生态设计，这样工程师就可以在设计过程的早期考虑到材料的可持续性——有助于减少产品开发时间，并做出更可持续的材料选择。

2.拓扑优化

电子垃圾的另一个解决方案包括减少产品中使用的材料数量。

对于产品的结构部件，金属或塑料的实心横梁乍一看似乎是正确的选择。但工程师可以进行拓扑优化分析，以显示可以在不影响梁强度的情况下从梁中移除材料的位置。拓扑优化可以产生工程师可能不会首先考虑的不寻常的设计，但足够坚固，为产品提供必要的结构支撑。

3.电磁仿真

电磁材料可以通过模拟其特性并将结果与规格进行比较来最小化。例如，工程师可能会使用比设备中组件的电绝缘性能提供误差范围所需的厚度更厚的电介质。电磁模拟可以用来帮助使电介质更薄，同时仍然提供必要的电气绝缘。可以进行类似的模拟，以尽量减少导体、电阻和其他组件中使用的材料数量。

4.产品拆卸

很少有制造电子设备的公司在设计产品时考虑拆卸。他们在开发阶段的首要任务通常是找到最有效的组装组件的方法。但是，如果一个组件的组装方式使它更容易在设备的生命周期结束时拆卸呢?这样就更容易提取有价值的材料进行回收和再利用，也更容易去除有毒材料，这样它们就不会进入垃圾填埋场。

模拟使工程师能够探索更多的排列组件的方法和它们的组装顺序，在更短的时间内建造一个原型。使用模拟进行虚拟设计和测试使工程师能够在设计阶段考虑组装和拆卸，这可能导致更容易回收有价值的材料，并在产品不再可用时去除有毒材料。

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