ワイヤーハーネスの循環型経済設計：分解と再利用のための設計

産業が持続可能性を取り入れるにつれて、ハードウェアチームは製品の設計、製造、廃棄の方法を再考する圧力にさらされています。バッテリー、PCB、パッケージングに多くの注意が払われていますが、重要な役割を果たす、しばしば見過ごされがちなコンポーネントがあります：ワイヤーハーネス。

ワイヤーハーネスは、電気自動車や家電製品、産業機械、スマートデバイスに至るまで、ほぼすべての電子システムの機能に中心的な役割を果たしています。しかし、製品の寿命末期の分解、再生、リサイクルに際しては、最も対処が困難な要素の一つでもあります。

この投稿では、ハーネス設計が製品の持続可能性にどのように影響を与えるか、そして、全てを一新するのではなく、より革新的で先見的な設計実践を採用することで、開発プロセスを循環経済の原則にどのように合わせることができるかを探ります。

線形から循環へのシフト

従来の製品開発は線形のライフサイクルに従います：

設計 → 製造 → 使用 → 廃棄

これに対し、循環経済は再生可能なモデルを促進します：

設計 → 製造 → 使用 → 再使用/修理/リサイクル → ループ

このモデルでは、製品は性能と製造性、長寿命、モジュラリティ、分解の容易さ、材料の回収のために設計されます。

ワイヤーハーネスはこの変化において重要な役割を果たします。それらがどのように構築されているかによって、循環型デザインを容易にすることも、邪魔になることもあります。

ワイヤーハーネスが持続可能性に課題をもたらす理由

PCBやバッテリーとは異なり、ワイヤーハーネスはしばしば：

• エンクロージャ内に深く埋め込まれている
• 非標準のジオメトリにカスタム形状である
• 恒久的なクリップや接着剤で固定されている
• 部品レベルでの交換のためのモジュラリティが欠けている

これにより、以下のことが困難になります：

• 損傷なく分解する
• 材料タイプ別に分類してリサイクルする
• 再製造された製品で再利用する
• 一部分のみが故障した場合の修理

その結果、製品の残りがリサイクル可能であっても、ハーネスはしばしば廃棄物として終わります。

循環性のためのハーネス設計

循環型経済のための設計は、性能や革新を犠牲にすることを意味しません。それは、製品の寿命終了を考慮した思考を初期段階の設計決定に組み込むことを意味します。

ハーネス設計プロセスを導くための主要な原則はこちらです。

1. 分解のための設計

• 簡単にハーネスを取り外せるような留め具を使用する（例：スナップフィット、取り外し可能なクリップ、非恒久的な接着剤）。
• 密閉されたコンパートメントを通る配線は、絶対に必要な場合を除いて避けてください。
• 高電圧、信号、電源ハーネスを分けて、識別と取り扱いを容易にします。

プロのヒント：分解経路を設計パッケージの一部として文書化します。これは、サービスチームの支援と規制遵守を支援します。

2. モジュラーハーネスセグメントの使用

• 大きなカスタムフィットハーネスの代わりに、標準インターフェースを介して接続するモジュラーハーネスセクションを使用して設計します。
• モジュラーハーネスを使用すると、特定のシステム部品を交換、アップグレード、または再利用することが、全体の組み立てを廃棄することなく容易になります。

例：自動車アプリケーションでは、フロントエンドおよびインフォテインメントハーネスが、モデル間でのプラットフォーム再利用をサポートするために、ますますモジュラー化されています。

3. 材料の分離を可能にする

• リサイクルのために識別可能で分離可能なワイヤー絶縁体とジャケットを選択します。
• 明確にラベル付けされているか、分離のために設計されていない限り、混合材料のコネクターを避けてください。
• 対象市場のリサイクル基準に合わせたワイヤーの色コードとラベリングを提供します。

4. 修理可能性のための設計

• 製品全体を分解せずにコネクターや接合部へのアクセスを可能にします。
• メンテナンスワークフローに合理的なハーネスルーティングパスを使用します。
• 配線ロジック、ピンマッピング、およびハーネス構造を明確に文書化し、このデータをPDFだけでなくデジタルで保存します。

洞察：Altiumのようなデジタルハーネス設計ツールを使用することで、チームはワイヤーの長さ、接続、および回路図の正確な記録を維持でき、これにより生産後のサポート性と追跡性が向上します。

5. データ駆動型の持続可能性レポーティングのサポート

EUの持続可能な製品のためのエコデザイン規制や拡張生産者責任（EPR）ポリシーなど、増加する規制により、OEMは材料の内容とリサイクル可能性を追跡し報告することが求められています。

接続されたインテリジェントシステムで設計されたハーネスは、これらの報告にフィードでき、次のような宣言を容易にします：

• リサイクル可能な銅の内容
• コネクタやジャケットのプラスチック構成
• 重要な原材料の使用（例：シールドやコーティングにおける希少金属）

このデータをPLMや設計プラットフォームの一部として利用可能にすることで、監査や認証の際の摩擦が減少します。

持続可能なハーネスエンジニアリングにおけるデジタルデザイン

循環設計の多くは情報から始まります：製品に含まれる材料、コンポーネントがどのように相互作用するか、そして時間の経過とともにどのような変化があったかを知ること。その可視性がなければ、分解と再利用は推測の域を出ません。

デジタルハーネス設計ツールは、特にPCBやシステムワークフローに統合されたものは、測定可能な違いをもたらします。Altium DesignerやAltium 365のようなツールは、ハーネス開発を基板や回路図設計と同じ環境に取り込みます。これらは、コネクタ、ワイヤータイプ、材料の中央集権的なライブラリをサポートするとともに、自動化された文書化、追跡可能な設計履歴、一貫した出力生成を可能にします。

循環型デザインの考え方と組み合わせることで、これらのツールはチームに以下を可能にします：

• 製造開始前に分解の影響を視覚化する
• 初期設計段階でのモジュラーハーネスレイアウトを検証する
• 追加の手作業なしで持続可能性に関連するメタデータ（材料タイプや再利用フラグなど）をキャプチャする

これらの改善は日常業務を超え、持続可能性や製品ライフサイクル管理の長期目標に直接貢献します。

競争優位としての循環性

持続可能性はもはや単なるコンプライアンスではありません。市場で際立つ強力な方法です。Volkswagen GroupやVolvo Carsのような先導的なOEMは、すでにこれらの原則を実践しています：

• 再利用のためのハーネス設計、特に改装された製品や再製造された製品での使用
• 自動または手動の分解ワークフローをサポートするための配線ルーティングの簡素化
• フィールド修理やサブアセンブリの交換を容易にするためのインターフェースとセグメントの標準化
• 製品マーケティングやコンプライアンス文書の一部として、測定可能な持続可能性指標（例えば、リサイクル率、モジュラリティスコア）を使用する

ハーネスに循環設計の原則を適用することで：

• 環境への影響を減らす
• 製品の寿命とサービス性を向上させる
• 製品の終生処理およびリサイクルコストを削減する
• ESG（環境、社会、ガバナンス）およびネットゼロ目標へのブランドのコミットメントをサポートする

最終的な考え方

スポットライトを浴びることはないかもしれませんが、ワイヤーハーネスは持続可能性目標を達成する上で大きな違いを生むことができます。

再利用、分解、追跡可能性、および材料分離のためのハーネスを設計することにより、エンジニアリングチームは循環経済の原則に沿って機能的で未来に優しい製品を作り出すことができます。

適切なデジタル設計ツールを使用すれば、このプロセスを取り入れることは、より多くの労力を意味するのではなく、最初からより賢明で意図的な決定を下すことを意味します。

Altiumが、次世代のハードウェア開発に向けて構築されたシステム認識ツールを使用して、チームがより賢く、より持続可能なハーネスを設計するのをどのように支援しているかを発見してください。