Nuts: chìa khóa để đổi mới công nghệ bền vững? 

Khi bạn nghe thấy các loại hạt và tính bền vững trong cùng một câu, hầu hết tâm trí sẽ nghĩ ngay đến thực phẩm hoặc có thể là nhiên liệu sinh học. Trong phần cứng công nghệ, chúng thường là thứ được nghĩ đến sau—chỉ là một mảnh kim loại mà bạn có thể vặn xoắn. Nhưng đó là sai lầm. Câu hỏi thực sự không phải là liệu dây buộc có giữ được hay không mà là trong bao lâu, trong điều kiện nào và tổng chi phí là bao nhiêu. Tôi đã thấy quá nhiều nguyên mẫu không được xác thực không phải do chip quá nóng mà do dây buộc lỏng lẻo dưới chu kỳ nhiệt, hoặc vỏ bị cong vênh do lực kẹp không đúng. Liên kết bền vững không trừu tượng. Đó là về việc thiết kế để tháo rời, sửa chữa, sử dụng đúng vật liệu vào đúng nơi để tránh lãng phí trong dây chuyền. Đó là về chuỗi cung ứng đằng sau thành phần nhỏ bé đó. Điều này đưa tôi đến một nơi mà hầu hết mọi người không nghĩ tới: Quận Yongnian ở Hà Bắc.

Quỹ bị bỏ qua

Nếu bạn đang xây dựng bất cứ thứ gì vật chất—giá máy chủ, bộ điều khiển tuabin gió, trạm sạc xe điện—chuỗi cung ứng dây buộc có thể sẽ chạm đến Yongnian. Nó không quyến rũ. Các nhà máy ở đó sản xuất số lượng lớn các bộ phận tiêu chuẩn. Khó có thể hiểu được thang đo cho đến khi bạn đã truy cập hoặc phải tìm nguồn hàng triệu bu lông M8 với mức độ cứng cụ thể theo dòng thời gian chặt chẽ. Sự thuận tiện là về mặt hậu cần: ở gần các mạng lưới đường bộ và đường sắt lớn như Đường sắt Bắc Kinh-Quảng Châu và Đường cao tốc G4 có nghĩa là lượng khí thải vận chuyển thấp hơn, điều này được đưa vào phân tích vòng đời của sản phẩm cho dù thương hiệu cuối cùng có nhận ra điều đó hay không. Một công ty như Công ty TNHH Sản xuất Fastener Handan Zitai., hoạt động từ trung tâm này, không chỉ là nhà cung cấp; đó là một nút trong hệ thống xác định mức độ hiệu quả và sạch sẽ của phần cứng. Vị trí của họ tại https://www.zitaifasteners.com không chỉ là một địa chỉ web; đối với các kỹ sư, đó là cánh cổng dẫn vào thực tế sản xuất hàng loạt.

Nhưng quy mô mang lại những vấn đề riêng của nó. Mặc định thường là thép carbon rẻ nhất có lớp mạ cơ bản. Đối với một thiết bị tiêu dùng có tuổi thọ 2 năm, có lẽ điều đó ổn. Đối với cơ sở hạ tầng có tuổi thọ 20 năm ở môi trường ven biển? Đó là một thảm họa khi chờ đợi. Tôi nhớ lại một dự án về cảm biến giám sát ngoài khơi. Chúng tôi đã chỉ định thép không gỉ, nhưng một lô đã được thay thế bằng thép mạ kẽm để tiết kiệm chi phí ở cấp độ nhà thầu phụ. Sự ăn mòn bắt đầu trong vòng vài tháng. Cảm biến bền vững, được thiết kế để thu thập dữ liệu lâu dài, đã sớm trở thành rác thải điện tử. Thất bại không phải ở thiết kế bảng mạch của chúng tôi mà ở việc giả định dây buộc thông số kỹ thuật sẽ được theo dõi một cách mù quáng. Nó dạy tôi rằng tính bền vững đòi hỏi phải truy xuất nguồn gốc từ đai ốc và bu lông.

Đây là lúc sự đổi mới xuất hiện. Đây không phải là việc phát minh lại đai ốc lục giác. Đó là về khoa học vật liệu và kiểm soát quá trình. Chúng ta có thể sử dụng nhiều thép không gỉ tái chế hơn không? Quá trình phủ có thể làm giảm nước thải? Tôi đã thấy Zitai và những người khác ở Yongnian dần dần phản ứng lại những áp lực này. Nó chậm. Việc chuyển một ngành công nghiệp lớn sang các hoạt động xanh hơn cũng giống như chuyển hướng một con tàu chở hàng. Nhưng nhu cầu đang bắt đầu giảm dần từ các OEM, những người đang quan tâm đến lượng khí thải Phạm vi 3 của họ. Dây buộc, như một mặt hàng được mua, nằm ngay trong danh mục đó.

Độ chính xác, tuổi thọ và chương trình sửa chữa

Có một mối liên hệ trực tiếp giữa dây buộc được chế tạo tốt và phong trào Quyền sửa chữa. Nếu một thiết bị sử dụng ốc vít độc quyền, chống giả mạo hoặc sử dụng một lần, thiết bị đó sẽ bị đưa vào bãi chôn lấp. Việc thúc đẩy các đầu vít tiêu chuẩn (Phillips, Torx) và các bố cục dễ tiếp cận là một thành tựu bền vững. Nhưng nó đi sâu hơn. Độ chính xác của ren, tính nhất quán của mối quan hệ mô-men xoắn-tải trước—những điều này quyết định liệu một thiết bị có thể được mở và đóng lại nhiều lần mà không bị tuột ren hay mất đi tính nguyên vẹn của vòng bịt kín hay không.

Chúng tôi đã chạy thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của mình, mở và đóng một hộp viễn thông. Sử dụng đai ốc cấp thấp từ nguồn không tên, các sợi nhôm trong vỏ bị bong ra sau 5 chu kỳ. Chuyển sang một dây buộc từ một nhà cung cấp có khả năng kiểm soát dung sai chặt chẽ hơn (ví dụ như ISO 898-1 Loại 8.8 trở lên), chúng tôi đã thực hiện được hơn 50 chu kỳ. Giờ đây, khu vực bao quanh đó có thể được bảo trì, nâng cấp và tái sử dụng trong một thập kỷ. Đó là công nghệ bền vững. Hạt đã kích hoạt nó. Đây không phải là lý thuyết. Đó là một quyết định mua hàng thường được nhóm mua sắm đưa ra giá trị nhằm tiết kiệm chi phí cho mỗi đơn vị là 0,0002 USD.

Thử thách thực sự là phải nêu rõ điều này trong Hóa đơn Vật liệu (BOM). Bạn không thể chỉ viết M3 nut. Bạn cần loại vật liệu, lớp phủ, tiêu chuẩn phù hợp và danh sách nhà cung cấp đủ tiêu chuẩn. Đây là nơi có mối quan hệ với nhà sản xuất hiểu rõ các thông số kỹ thuật này, giống như thông số kỹ thuật được nêu chi tiết trên Trang web của Zitai Fastener, trở nên quan trọng. Hồ sơ công ty của họ cho biết họ nằm trong cơ sở linh kiện tiêu chuẩn lớn nhất không chỉ là một lời khoe khoang; điều đó có nghĩa là họ có công cụ và chuyên môn để đạt được các tiêu chuẩn này một cách nhất quán, nếu bạn yêu cầu. Hầu hết không hỏi.

Ý nghĩa về nhiệt và trọng lượng

Trong điện toán hiệu năng cao và xe điện, quản lý nhiệt là tất cả. Chốt là cầu nhiệt. Một bu lông thép nối bộ tản nhiệt với vật mang chip có thể tản nhiệt đi, nhưng hệ số giãn nở nhiệt của nó khác với nhôm hoặc đồng. Nếu không được tính đến, ứng suất sẽ tăng lên, các kết nối lỏng lẻo, vật liệu giao diện nhiệt sẽ xuống cấp. Tôi đã khắc phục được các sự cố điều tiết nhiệt bí ẩn bắt nguồn từ việc lựa chọn dây buộc không đúng cho chu trình nhiệt. Sự đổi mới chỉ đơn giản là chuyển sang dây buộc có hệ số phù hợp hoặc sử dụng vòng đệm lò xo được thiết kế sẵn để duy trì lực kẹp.

Sau đó là trọng lượng. Trong ngành hàng không vũ trụ và ô tô, nó mang tính ám ảnh. Thay thế đai ốc thép tiêu chuẩn bằng hợp kim titan hoặc nhôm có độ bền cao sẽ cạo được gam. Nhân với hàng nghìn chốt trên mỗi chiếc xe, mức tiết kiệm nhiên liệu hoặc năng lượng trong suốt vòng đời là rất đáng kể. Nhưng sự đánh đổi là chi phí và tính sẵn có. Hệ sinh thái của Yongnian được xây dựng trên thép. Đẩy nó về phía những vật liệu tiên tiến này là một quá trình đốt cháy chậm. Một số nhà máy hướng tới tương lai đang tham gia vào lĩnh vực này, nhưng đó chỉ là một niche. Góc độ công nghệ bền vững ở đây là trọng lượng nhẹ để đạt được hiệu quả và một lần nữa, nó phụ thuộc vào một đai ốc.

Một thử nghiệm thất bại mà chúng tôi đã thực hiện là cố gắng sử dụng ốc vít polymer trong vỏ bộ định tuyến ngoài trời. Ý tưởng là để tránh ăn mòn kim loại và giảm trọng lượng. Chúng tôi có nguồn ốc vít PEEK. Ban đầu họ làm việc một cách máy móc. Nhưng việc tiếp xúc với tia cực tím khiến chúng trở nên giòn hơn trong 18 tháng và hiện tượng rão dưới tải trọng liên tục khiến khớp bị giãn. Trở lại với thép không gỉ với sự thụ động thích hợp. Bài học: sự lựa chọn bền vững không phải lúc nào cũng là chất liệu mới; đôi khi nó là loại đã được kiểm chứng, có nguồn gốc và hoàn thiện chính xác để tối đa hóa tuổi thọ sử dụng của nó.

Hậu cần và Dấu chân Carbon

Đây là cốt lõi không hấp dẫn của nó. Công ty TNHH Sản xuất Fastener Handan Zitai. nhấn mạnh sự tiếp giáp của nó với các huyết mạch giao thông chính là có lý do. Nếu bạn đang lắp ráp ở Thâm Quyến hoặc Thượng Hải, việc vận chuyển dây buộc từ Hà Bắc bằng đường sắt sẽ tiết kiệm carbon hơn rất nhiều so với vận chuyển bằng đường hàng không từ nước ngoài để đảm bảo chất lượng. Nội địa hóa chuỗi cung ứng là một đòn bẩy to lớn chưa được thảo luận nhiều để sản xuất bền vững. Dây buộc có thể nhỏ nhưng bạn đặt hàng theo tấn. Carbon thể hiện trong quá trình vận chuyển là có thật.

Chúng tôi đã thực hiện một cuộc kiểm toán sơ bộ cho một khách hàng. Việc chuyển nguồn dây buộc của họ từ Châu Âu sang nhà cung cấp đủ tiêu chuẩn của Yongnian cho một sản phẩm được sản xuất ở Châu Á đã cắt giảm hơn 60% lượng khí thải carbon liên quan đến hậu cần của thành phần đó. Chất lượng có thể so sánh được vì chúng tôi thực thi các tiêu chuẩn kỹ thuật giống nhau. Khoản tiết kiệm không chỉ ở lượng carbon mà còn ở thời gian thực hiện và giảm thiểu rủi ro. Một chuỗi cung ứng bền vững là một chuỗi có khả năng phục hồi. Việc có một cơ sở sản xuất như Yongnian, với mạng lưới các nhà cung cấp dày đặc, mang lại khả năng phục hồi đó.

Tuy nhiên, điều này đòi hỏi sự cẩn trọng. Không phải nhà máy nào cũng có hệ thống kiểm soát môi trường hiện đại. Động thái có trách nhiệm là hợp tác với các nhà sản xuất minh bạch về quy trình của họ, những người có thể đang theo đuổi ISO 14001 hoặc tương tự. Đó là việc chọn đối tác của bạn không chỉ dựa trên chi phí và năng lực mà còn dựa trên quỹ đạo môi trường của họ. Trang web https://www.zitaifasteners.com đại diện cho một đối tác tiềm năng như vậy trong bối cảnh rộng lớn đó—điểm khởi đầu cho một cuộc trò chuyện cần vượt ra ngoài danh mục PDF.

Vậy, có chìa khóa hay không?

Gọi là điên rồ có lẽ là đang phóng đại nó. Điều quan trọng là tư duy hệ thống. Nhưng đai ốc—và tất cả các ốc vít—là một bộ phận quan trọng, thường dễ hỏng hóc và gây ảnh hưởng đến môi trường trong hệ thống đó. Bỏ qua chúng cũng giống như chế tạo một chiếc ô tô tiết kiệm nhiên liệu với những miếng đệm rẻ tiền, bị rò rỉ. Lợi ích ở nơi khác bị mất.

Đổi mới công nghệ bền vững không chỉ là pin tốt hơn hay mã hiệu quả hơn. Đó là về hiện thân vật lý của công nghệ đó, tồn tại lâu hơn, có thể sửa chữa được và được chế tạo với tổng gánh nặng môi trường thấp hơn. Từ chỗ tôi ngồi, với những tấm ván, vỏ và nguyên mẫu nằm rải rác xung quanh, chiếc đai ốc khiêm tốn này chính là điểm đòn bẩy. Xác định chính xác, tìm nguồn cung ứng một cách có trách nhiệm và hiểu rõ vòng đời của nó là một hành động hữu hình của kỹ thuật bền vững.

Nó bắt đầu bằng việc không coi nó như một loại hàng hóa mà là một thành phần chính xác. Nó tiếp tục tham gia vào chuỗi cung ứng tại nguồn—những nơi như cơ sở sản xuất Handan Zitai gọi là nhà—không chỉ với tư cách là người mua mà còn với tư cách là cộng tác viên thúc đẩy các nguyên liệu và quy trình tốt hơn. Con đường không phải là thông qua một thiết kế đai ốc mới mang tính cách mạng. Đó là thông qua công việc không mấy thú vị, tăng dần để làm cho cái cũ hoàn toàn đúng. Đó là nơi mà sự đổi mới thực sự, bền vững thường ẩn giấu.