Electrónica sostenible

Question

Formo parte de la labor de mi empresa para ser más respetuosa con el medio ambiente y sostenible. Para la empresa, eso significa obtener certificaciones ISO (como la ISO 14001) y trabajar de acuerdo con otras normas. Pero intento averiguar qué debería significar esto para mí, como desarrollador electrónico.

De momento, estoy estudiando la posibilidad de cambiar de fabricante de placas de circuito impreso a una empresa que elabore regularmente informes de sostenibilidad que me parezcan transparentes y buenos, adaptar los diseños de las placas de circuito impreso para minimizar los materiales de desecho, mejorar el reciclaje/clasificación de residuos en nuestro laboratorio y quizá utilizar OSP en lugar de ENGI como acabado superficial. Pero, ¿qué más puedo hacer como desarrollador? ¿Hay componentes que debería dejar de usar en mis diseños, normas/certificaciones que sea conveniente seguir como desarrollador, o cualquier otra cosa que hayas hecho tú mismo o que puedas recomendarme que investigue?

Answer 1

Puede que desee consultar las recomendaciones de la economía circular... quizás empezando por la Fundación Ellen Macarthur

La idea subyacente es diseñar con vistas a reparar, reciclar y reutilizar. La respuesta de Arcatus da en un punto clave... la fiabilidad reduce el volumen de chatarra que hay que reciclar.

Pero la fiabilidad tiene dos aspectos... evitar los fallos es sólo uno, pero el más fácil sólo para el diseñador.

La facilidad y rapidez de reparación es otra, que requiere un enfoque sistémico diferente del de algunas empresas modernas. De nada sirve que un subconjunto sea reemplazable si está dentro de una carcasa pegada o soldada. Y no tiene sentido si la empresa no tiene una cadena de suministro de repuestos o no se compromete a mantenerlos disponibles más allá de la vida útil de la garantía. Ya traté este tema en otra sesión de preguntas y respuestas .

Para ilustrar el enfoque sistémico: cambié mi coche hace un par de años; las barras de techo se adaptan a cada modelo de coche con un kit de montaje relativamente barato y sencillo. Un diseño estupendo. Sin embargo, cuando el fabricante introdujo un nuevo sistema, inmediatamente dejó obsoletos los kits de montaje para el sistema anterior. Así que, así no...

En la cocina, he descubierto que puedo sustituir fácil y económicamente los mandos y las resistencias de una cocina de 30 años. A $10-$ 20 piezas, unos cuantos tornillos, conectores de pinza, trabajo hecho. Microondas, no tanto.

Volviendo a la respuesta de Arcturus, él desaprueba los condensadores electrolíticos, y con razón. Pero si no puedes eliminarlos, considera la posibilidad de trasladarlos junto con todos los componentes calientes de la fuente de alimentación a una segunda placa de circuito impreso barata, sustituible por separado de la unidad principal. (Aunque hay que tener en cuenta la fiabilidad de los conectores; no es una decisión abierta o cerrada).

O conecta todo a una fuente de alimentación externa, como un ladrillo de portátil o un cargador USB de teléfono. I

Diseñar para que el índice de fallos sea cero o para que el acceso y la reparación sean sencillos y haya una buena disponibilidad de piezas de repuesto (siempre que sea posible, utilizando piezas estándar o muy comunes).

Otro ejemplo: este portátil (después de siete años) tiene una fuente de alimentación nueva, un disco nuevo (y muy mejorado) y una memoria nueva y más grande. Quizá le saque otros siete años... La carcasa se diseñó con 3 tornillos y sutiles pistas de desmontaje moldeadas en la parte inferior, lo que hace que sea un sueño trabajar en ella en comparación con otras.

Hay margen para la imaginación: por ejemplo, aunque no sea realista imprimir en 3D componentes para una serie de producción, se podría considerar la posibilidad de abrir un diseño al final de su vida útil de mantenimiento para que terceros puedan fabricar repuestos. (¡Esto se está haciendo con al menos un modelo de torno anterior a la Segunda Guerra Mundial!) Un enfoque sistémico podría reunir un archivo adecuado en el momento del diseño, para su publicación una vez finalizada la producción, con el fin de permitir el mantenimiento de por vida. (Por supuesto, puede que no cubra todo, por motivos de protección de la propiedad intelectual).

No conozco normas ISO al respecto... todavía... puede que surjan del mencionado proyecto de economía circular.

Answer 2

¿Fiabilidad?

Hay todo un campo de especialización en la construcción de electrónica robusta. Para ello se requieren pruebas rigurosas y un diseño minucioso. Esto será más caro y aumentará el tiempo de comercialización. Pero evitar los productos defectuosos debe estar en el orden del día. (Y no sólo "evitar los defectos hasta que expire la garantía".)

Pero esto es muy poco frecuente. Aunque es posible que un producto comercial (cuya vida útil se estima en unos pocos años) se construya con técnicas industriales (cuya vida útil se estima en varias décadas), nunca, jamás, lo he visto. Por razones obvias: Coste.

Mi televisor podría han tenido un PCB revestido de conformidad. O condensadores cerámicos en lugar de electrolíticos. Pero, ¿dónde está el negocio?

Pero me estoy yendo por las ramas. Para responder a su pregunta: como usted parece realmente interesado en la fabricación de productos electrónicos respetuosos del medio ambiente, entonces:

• Desclasifique los componentes e infórmese sobre este tipo de prácticas.
• Evite, o al menos seleccione, los electrolíticos y otros componentes propensos a fallar.
• Utilice la clase 3 de la CIP cuando tenga sentido. (Algunos de esos requisitos pueden disparar el coste, así que no te recomiendo que apliques prácticas en las que te dispares. Considere la clase 3 más una guía que un requisito)
• Aplique un revestimiento conformado a sus tablas.

Con mucho gusto compraría un lavavajillas anunciado como "Desarrollado con técnicas HALT" aunque fuera más caro. Pero, obviamente extraño y, por desgracia, la empresa que los vendía quebraría en menos de un año.

Probablemente no sea la respuesta que buscabas: si quieres ser ecológico, vas a ser más caro que tu competencia y (por diseño) vas a vender menos. Es una triste verdad.

Answer 3

He aquí algunos puntos más. Mi enfoque es el de un antiguo ingeniero de sistemas, por lo que me fijo más en el panorama general que en los detalles de la selección de componentes electrónicos, etc., pero esto requiere un enfoque conjunto. Uno de tus comentarios da a entender que estás pensando en un diseño/producción más bien especializado, como el que yo solía hacer.

• Todo lo que se corte a medida en la fabricación debe tener un tamaño/forma que maximice el rendimiento de su proceso de fabricación y minimice los recortes. Esto puede referirse a las placas de circuito impreso, pero también a los cables. Se trata de una tarea de ingeniería de producción y no sólo de diseño, pero hay que evitar cosas como (en un trabajo anterior mío) tener 2 m de cable en la lista de materiales, sólo para descartar 0,7 m en el montaje en el momento en que se terminó y se cortó a la longitud final.

• También hay que tener en cuenta los consumibles de producción: los equipos fabricados a mano suelen consumir bastante, ya sean guantes desechables o productos de limpieza.

• Las carcasas suelen representar una proporción significativa del material de un producto. Deben ser fácilmente reciclables. También deben tenerse en cuenta los procesos de acabado; por ejemplo, el uso de disolventes y la evaporación en los acabados pintados pueden ser significativos.

• Los procesos generales de envío/embalaje pueden ser tan importantes como el diseño del producto: diseñe el producto teniendo en cuenta la posibilidad de utilizar todo el embalaje reciclado/reciclable (insertos de cartón para cajas en lugar de espuma moldeada, pero esto puede requerir una forma sencilla del producto.

• Del mismo modo, enviar fuentes de alimentación externas y cables de red con cada pedido puede ser apropiado o no, pero enviar 3 cables de red diferentes desde luego que no lo es. No es tan habitual como antes, pero he comprado equipos en los que la mayor parte del volumen/peso de la caja de un producto pequeño estaba destinado a la basura debido a los 2 cables de alimentación adicionales inútiles (versión EE.UU., UE cuando estoy en el Reino Unido) y el embalaje asociado.

• Por otro lado, el uso de interfaces estándar puede ayudar a reducir el desperdicio de cables. El USB ha ayudado en este sentido, pero algunos fabricantes siguen utilizando conectores poco habituales sin una buena razón. Otra cosa son las interconexiones entre las piezas del kit, pero no deberían ser demasiado raras por si fuera necesario repararlas en el futuro.

• Para grandes tiradas, el utillaje a medida puede ahorrar residuos, pero para tiradas cortas no tanto; hay que decidir si utilizar moldes o no, pero también para las pruebas: En un antiguo trabajo teníamos unas preciosas plantillas/bancos de pruebas de madera hechos a mano para productos fabricados en cantidades de unas pocas decenas al año, que ahorraban tiempo, esfuerzo y metal/plástico.

Answer 4

Creo que deberías hacer que todos salgan ganando, tanto tu empresa como el cliente. Algunas ideas:

• Menor consumo de energía

Esto es comercializable y se traduce directamente en un ahorro de costes para el cliente. Especialmente si su producto utiliza pilas, pero también es importante para la red eléctrica. Se trata tanto de un aspecto de diseño: ¿se pueden apagar algunas partes del circuito cuando no se utilizan? ...como de un aspecto de usabilidad: debe salir del modo de ahorro de energía de forma transparente y rápida, como mi impresora láser. Se calienta en tres segundos y luego imprime. A diferencia de las antiguas, en las que el calentador funcionaba todo el tiempo para estar listo, y tenías que dejarlo encendido, porque si no tardaba una eternidad en estar listo.

Una pantalla que diga "ahorro de energía" es una ventaja, hace que el usuario se sienta bien.

• Menor energía incorporada

Esto es mucho más difícil, porque ¿quién sabe cuál es la energía incorporada de un chip?

• Reducir el uso de materiales de dudosa moralidad

Me viene a la mente el tantalio, ya que lo extraen los esclavos.

• Aumentar la fiabilidad

Es una obviedad, sobre todo porque dice que fabrica equipos para las ciencias de la vida. El diseño térmico es importante y no debe ignorarse solo porque el marketing diga "hazlo fino y deslizante".

• Facilitar la reparación

Estoy pensando en Apple, que específicamente toma todas las medidas para hacer imposible la reparación: chips personalizados de unobtainium, sin piezas de repuesto, todo pegado, esquemas de alto secreto, autenticación entre piezas para que no puedas intercambiarlas entre dos dispositivos, frágiles PCB flexibles que se rompen, etc. Recomiendo el canal de youtube "Louis Rossman".

No digo que haya que ponerlo todo a disposición, pero, por ejemplo, un producto que utiliza una fuente de alimentación conmutada disponible en el mercado es fácilmente reparable cuando falla la fuente de alimentación, frente a un diseño SMPS personalizado en la placa base, donde no se puede cambiar. O una serigrafía útil en la placa, puntos de prueba etiquetados, cosas así. Mejor aún, no ocultes el menú de autodiagnóstico tras una contraseña.

Básicamente, si el cliente tiene dos dispositivos que no funcionan, debería poder desmontarlos y hacer uno que funcione. Eso es, como, un seguro para el futuro, en caso de que algo sucede, como una pandemia.