Métodos alternativos de fixação para componentes de circuitos impressos

The growing demand for innovation and the ever-shorter product lifespan result in a great amount and diversity of waste disposal at dumps and landfills. One of the fastest growing waste types nowadays is e-waste. Consequently, Printed Circuit Boards (PCBs), which are the basis of the electronic industry, have become a serious social problem and a threat to the environment. Wasted PCBs recycling processes, therefore, have been extensively investigated. These processes can be quite complex and expensive since the recycling of PCBs involves a variety of materials and components that are not easily separated. Recently, there has been a change in the way PCBs are fixed. The traditional Sn-Pb solder has been substituted for a Lead-Free solder in an attempt to minimize the toxic composition of the first. Nevertheless, this substitution has not solved the problem of component separation for future reuse and/or recycling. The present work aims at developing and testing possible alternative fixing methods for the components in printed circuits without the use of a metallic solder in order to facilitate its subsequent recycling process. The first step was the study of the components and materials present in PCBs with emphasis on the types of solders used and the required fixing properties. Then, new fixing methods were proposed, followed by the development of prototypes and tests. These initial tests were undertaken in a laboratory at the Vilanova i La Geltrú Campus, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) in Spain. At this stage, the main objective was to test the initially chosen proposal for further studies. The final tests, comparing the ultimate proposal with boards that employ commercially conventional fixing systems were done at Instituto Tecnológico em Ensaios e Segurança Funcional (Itt Fuse), Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS) in Brazil. The final prototype version was assembled by a PCB company to ensure its reliability. Thermal cycling, vibration and salt-spray tests were conducted with continuity and inspection x-ray visual analysis both during and after the tests. The tests showed that, for the type of product proposed (reliability category product class 1), norm IPC-A-600G (IPC, 2004), the ultimate proposal for a Concept board fulfilled all functioning requirements when compared to the traditional Sn-Pb and the Lead-Free systems. Thus, results point at potential further studies on the environmental impact of this alternative type of PCB.Con la creciente demanda de innovación y la reducción gradual de la vida útil de los productos, éstos generan residuos y, en consecuencia, aumentan enormemente el volumen de basureros y rellenos sanitarios. En la actualidad, uno de los segmentos de tal volumen son los residuos tecnológicos. Esto se refleja en las placas de circuito impreso (PCIs), base de la industria electrónica, y las transforma en un grave problema social y una amenaza para el medio ambiente. El descarte de este tipo de residuos se hace difícil y su reciclaje, complejo y costoso, por causa de la diversidad de materiales y componentes existentes, y su difícil separación. Actualmente, las PCIs presentan problemas de fijación, donde se utiliza soldadura tradicional de Sn-Pb y que se pretende reemplazar por diversas aleaciones sin plomo (Leadfree). El objetivo de esta sustitución es minimizar el problema da Sn-Pb considerada tóxica; sin embargo, no altera el problema de separación de componentes para posterior reutilización o reciclaje. En el presente trabajo, se desarrollaron y caracterizaron métodos de fijación alternativos para componentes de circuitos impresos, con el fin de diseñar y evaluar un sistema de fijación exento de soldadura metálica, para facilitar el posterior reciclaje. Entonces, se estudiaron los diversos componentes y materiales existentes en PCIs, con énfasis en los tipos de soldadura utilizados, donde se investigaron las propiedades necesarias para la fijación. Luego, se presentaron las propuestas de nuevas formas de fijación de componentes, se elaboraron prototipos y se realizaron las evaluaciones correspondientes. La evaluación inicial se llevó a cabo en los laboratorios del Campus Vilanova i la Geltrú, da la UPC (Universitat Politècnica de Catalunya), España, donde se buscaba verificar el funcionamiento de la propuesta inicial elegida, para dar continuación al trabajo. La evaluación final incluye la comparación de la propuesta final con placas que utilizan sistemas comerciales convencionales de fijación, y se ejecutó en el Itt Fuse (Instituto Tecnológico em Ensaios e Segurança Funcional) da UNISINOS (Universidade do Vale do Rio dos Sinos). El prototipo definitivo, de la propuesta, lo fabricó y lo ensambló una empresa de ensamblado de PCIs, para mayor confiabilidad. Se realizaron ensayos de ciclado térmico, vibración y niebla salina, así como análisis visual y de continuidad, e inspección por rayos X, antes, durante y después de cada ensayo. Los resultados mostraron que, para el tipo de producto propuesto (categoría de confiabilidad producto clase 1), norma IPC-A-600G (IPC, 2004), la propuesta final de la placa Conceito, cumplió con los requisitos de funcionamiento de la placa, en comparación con los sistemas tradicionales de Sn-Pb y Lead-free. De esta forma, está demostrado el potencial para continuar con estudios futuros, con énfasis en el impacto ambiental de las PCIs.Com a crescente demanda por inovação e o fato dos produtos apresentarem cada vez mais uma vida útil reduzida, estes geram resíduos e aumentam enormemente o volume dos lixões e aterros sanitários. Um dos segmentos de grande volume atualmente é o resíduo tecnológico. Isto reflete nas placas de circuito impresso (PCIs) que são a base da indústria eletrônica, que as torna em um grave problema social e uma ameaça ao meio ambiente. Esse tipo de resíduo é de difícil descarte, tendo em vista que sua reciclagem é complexa e cara, devido à diversidade de materiais e componentes existentes e sua difícil separação. As PCIs apresentam recentemente um problema de fixação, que está migrando da solda tradicional Sn-Pb para diversas ligas sem chumbo (Lead-Free). Esta substituição tenta minimizar o problema da solda Sn-Pb considerada tóxica; porém não altera o problema da separação dos componentes, para posterior reutilização e/ou reciclagem. No presente trabalho buscou-se o desenvolvimento e caracterização de métodos alternativos de fixação para componentes de circuitos impressos, com o objetivo de projetar e testar um sistema de fixação sem a utilização da solda metálica, para facilitar assim a reciclagem posterior deste tipo de produto. Para isso, estudaram-se os componentes e materiais existentes em PCIs, com foco nos tipos de solda utilizados, onde investigou-se as propriedades requeridas para fixação. Após, foram propostas novas formas de fixação dos componentes, realizaram-se protótipos e testes. Os testes iniciais foram realizados no laboratório do Campus Vilanova i la Geltrú, da UPC (Universitat Politècnica de Catalunya), Espanha, onde buscou-se testar o funcionamento inicial da proposta escolhida para continuação do trabalho. Os testes finais, comparando a proposta final em relação às placas com sistemas comerciais convencionais de fixação, foram realizados no Itt Fuse (Instituto Tecnológico em Ensaios e Segurança Funcional) da UNISINOS (Universidade do Vale do Rio dos Sinos). O protótipo definitivo, da proposta foi obtido e montado por uma empresa de montagem de PCI’s para maior confiabilidade. Foram realizados testes de ciclagem térmica, vibração e névoa salina, tendo sido realizadas análises visuais, de continuidade e inspeção por raios X, antes, durante e após os testes. Os testes demonstraram que, para o tipo de produto proposto (categoria de confiabilidade produto classe 1), norma IPC-A-600G (IPC, 2004), a proposta final de placa Conceito atendeu os requisitos de funcionamento da placa, comparando com os sistemas tradicionais Sn-Pb e Lead-free. Isso demonstra potencial para seguir com mais estudos relacionados, tendo como foco o impacto ambiental dessas placas de circuito impresso

GAMIFICATION AND DESIGN – Development of a game that engages and teaches elementary students about global warming

O seguinte artigo apresenta o design aliado a gamificação, como ferramenta de auxílio para educadores e pais que buscam uma forma divertida e engajadora de ensinar os seus alunos e filhos sobre sustentabilidade e aquecimento global. À medida que as condições climáticas no planeta se deterioram é imprescindível que mudanças sejam implementadas em todas as camadas da sociedade e um dos melhores caminhos para esta mudança é o ensino. Foi desenvolvido um jogo de tabuleiro, que faz parte de um produto-serviço, voltado para o público infanto-juvenil, que pretende ensinar a partir do entretenimento a importância da sustentabilidade e o tema aquecimento global. O jogo foi concebido a partir de pesquisas, entrevistas, estudos de caso e testes, que provaram o potencial que os jogos possuem de não ser apenas uma brincadeira, mas potencialmente uma ferramenta educadora também.This article presents design combined with gamification, as an aid tool for educators and parents looking for a fun and engaging way to teach their students and children about sustainability and global warming. As climatic conditions on the planet deteriorate, it is imperative that changes are implemented in all layers of society and one of the best ways for this change is education. A board game was developed, which is part of a product-service, aimed at children and young people, which intends to teach from entertainment the importance of sustainability and the theme of global warming. The game was designed based on research, interviews, case studies and tests, which proved the potential that games must be not just a game, but potentially an educational tool as well

SUSTENTABILIDADE E DESIGN ESTRATÉGICO USANDO CONCEITOS DE BIOFILIA PARA DESENVOLVIMENTO DE UM PRODUTO PARA JARDIM VERTICAL

This present paper is the result of a bachelor's degree course work in Design with the objective of developing a product for a vertical garden capable of promoting the interaction between man and nature within a logic of strategic design (product-service system). Research was made of sustainable initiatives as first inspirations and introductory foundation, with affinity with some United Nations sustainable development goals. Interviews and case studies were also carried out to complement the research, bringing both the imminence of a change of mental model and valuable insights for the materialization of this project. Thus, through strategic design, a system was developed that integrated plants and people through the use of this product, awakening the desire to cultivate and share the results of their dedication, instilling in other people the desire to seek connections with nature.Este artigo é resultado de um trabalho de conclusão de curso de bacharelado em Design com o objetivo de desenvolver um produto para jardim vertical capaz de promover a interação entre homem e natureza dentro de uma lógica do design estratégico (sistema produto-serviço). Realizaram-se pesquisas de iniciativas sustentáveis como primeiras inspirações e embasamento introdutório, com afinidade em alguns objetivos de desenvolvimento sustentável das Nações Unidas. Também foram realizadas entrevistas e estudos de caso para complementar a pesquisa, trazendo tanto a iminência de uma mudança de modelo mental quanto insights valiosos para materialização deste projeto. Assim, por meio do design estratégico, desenvolveu-se um sistema que integrasse plantas e pessoas através do uso deste produto, despertando a vontade de cultivar e compartilhar os resultados de sua dedicação, instigando em outras pessoas a vontade de buscar conexões com a natureza

SUSTENTABILIDADE E DESIGN ESTRATÉGICO USANDO CONCEITOS DE BIOFILIA PARA DESENVOLVIMENTO DE UM PRODUTO PARA JARDIM VERTICAL

This present paper is the result of a bachelor's degree course work in Design with the objective of developing a product for a vertical garden capable of promoting the interaction between man and nature within a logic of strategic design (product-service system). Research was made of sustainable initiatives as first inspirations and introductory foundation, with affinity with some United Nations sustainable development goals. Interviews and case studies were also carried out to complement the research, bringing both the imminence of a change of mental model and valuable insights for the materialization of this project. Thus, through strategic design, a system was developed that integrated plants and people through the use of this product, awakening the desire to cultivate and share the results of their dedication, instilling in other people the desire to seek connections with nature.Este artigo é resultado de um trabalho de conclusão de curso de bacharelado em Design com o objetivo de desenvolver um produto para jardim vertical capaz de promover a interação entre homem e natureza dentro de uma lógica do design estratégico (sistema produto-serviço). Realizaram-se pesquisas de iniciativas sustentáveis como primeiras inspirações e embasamento introdutório, com afinidade em alguns objetivos de desenvolvimento sustentável das Nações Unidas. Também foram realizadas entrevistas e estudos de caso para complementar a pesquisa, trazendo tanto a iminência de uma mudança de modelo mental quanto insights valiosos para materialização deste projeto. Assim, por meio do design estratégico, desenvolveu-se um sistema que integrasse plantas e pessoas através do uso deste produto, despertando a vontade de cultivar e compartilhar os resultados de sua dedicação, instigando em outras pessoas a vontade de buscar conexões com a natureza

Development of a sustainable composite filament for 3D printing based on PLA matrix reinforced with wood fiber residues

Processos tecnológicos de manufatura aditiva, como a de impressão 3D, vem permitindo transcender os limites do desenvolvimento dos produtos atuais a um custo menor em de forma mais rápida. Nos últimos anos a impressão 3D se tornou mais fácil de usar e mais barata, tornando acessível para diferentes mercados. A literatura vem demonstrando que há uma grande demanda para conceber materiais mais sustentáveis para fabricação de bens de consumo por impressão 3D o que inclui, por exemplo, a utilização de resíduos de processos industriais da indústria moveleira como pós e serragens incorporados a matrizes poliméricas. Neste trabalho, foi utilizada a combinação de PLA com resíduos de pó de madeira com objetivo de criar um filamento com aspecto de madeira, com propriedades mecânicas melhores do que o filamento sem a adição da carga e assim mais sustentável. Para isto, fez-se primeiramente a caracterização do pó de madeira para determinar os melhores parâmetros de processo e após foram determinadas três formulações diferentes e extrudadas para a produção dos filamentos. Ao final foram analisadas quanto a suas propriedades de interesse.Technological processes of additive manufacturing, such as 3D printing, allowed to transcend the limits of the development of current products at a lower cost in a faster way. In recent years, 3D printing has become easier to use and cheaper, making it accessible to different markets. The literature has shown that there is a great demand to design more sustainable materials for the manufacture of consumer goods by 3D printing, which includes, for example, the use of industrial process residues from the furniture industry as powders and sawdust incorporated into polymer matrices. In this work, the combination of PLA with wood dust residues was used in order to create a wood-like filament, with better mechanical properties than the filament without the addition of the load and thus more sustainable. For this, the characterization of the wood powder was done first to determine the best process parameters and then three different and extruded formulations were determined for the production of the filaments. At the end, they were analyzed for their properties of interest

Análise de similares : contribuição ao desenvolvimento de uma metodologia de seleção de materiais e ecodesign

Com a crescente demanda por inovação e o fato dos produtos apresentarem cada vez mais uma vida útil reduzida, têm-se hoje a produção de um grande número de diferentes produtos, gerando resíduos e aumentando enormemente o volume dos lixões e aterros sanitários. Na busca por inovações deve-se seguir uma metodologia específica para que ela seja eficiente. Ao buscar novas soluções para um determinado produto, o primeiro passo é analisar os produtos já existentes e seus respectivos materiais. Esta análise, com o intuito de desenvolver novas soluções para problemas conhecidos, é determinada “Análise de Similares” e se revela uma importante ferramenta para avaliar os produtos disponíveis no mercado. A seleção do material adequado é fundamental no desenvolvimento do projeto, e para criar um produto em condições de competir com os já existentes é necessário inovar nos materiais, no design e nos processos de fabricação. Na questão da sustentabilidade, outro importante aspecto é em relação à desmontabilidade dos produtos, que influi diretamente na reciclabilidade dos materiais e componentes. No presente trabalho busca-se analisar como diversos produtos hoje são concebidos quanto a sua desmontagem e seleção de materiais por meio de estudos em relação à Análise de Similares. Busca-se igualmente compreender na prática se as metodologias que hoje são utilizadas em projetos contemplam as variáveis ambientais. Para isso, as análises foram focadas nos aspectos estruturais, nos elementos de junção e nos materiais dos similares, pois entende-se que essas são variáveis ambientais importantes a serem analisadas. Foram verificadas as metodologias empregadas nos estudos, organizando-as de forma coerente, a fim de tornar o estudo mais preciso e funcional. E na etapa de resultados buscou-se investigar os diferentes materiais presentes e os elementos de junção que fazem parte dos produtos, sistematizá-los e organizá-los na etapa de discussão. A partir desses estudos partiu-se então para realizar uma contribuição para uma metodologia com enfoque no Design para a Desmontagem.Because of the increasing demand for innovation and the fact that products have presented shorter life spans, we have today the production of a huge number of different products generating waste and enormously increasing the volumes of landfills and sanitary embankments. In this search for innovation, a specific methodology must be followed in order to achieve efficiency. A first step when searching for new solutions for a certain product would be analyzing already existing products and its materials. This kind of analysis, intended to develop new solutions for well-known problems, is called “Analysis of similars”, an important tool to evaluate the available products in the market. The material selection is fundamental for the project development, and to create a product capable of competing with the already existing ones it is necessary to innovate in the use of materials, design, and the manufacturing process. Another important factor, related to sustainability, is the possibility of disassembling the products, allowing for the recycling of materials and reusing of components. In this paper we try to investigate through analysis of similars how products today are conceived in relation to disassembling possibilities and to material selection and understand if the methodologies used in projects nowadays consider environmental variables. In order to accomplish that, the analysis focused on structural aspects, as well as on the junction elements and the similar materials, because we understand that those are important environmental variables that should be analyzed. We analyzed the methodologies used in different studies, organizing them in a coherent way in order to turn the study more precise and functional. In the Results chapter we carried out an investigation of the various materials and elements of junction that are part of the products to later systematize and organize them in the Discussion chapter. From that point we tried to contribute for the development of a methodology focusing on the Design for Disassembly

Strategic design and sustainability in the development of vertical garden furniture

Este artigo é resultado de um trabalho de conclusão de curso intitulado como “Design Regenerativo: desenvolvimento de mobiliário que promova a integração entre homem e natureza”, que teve como objetivo criar relações diretas entre as pessoas e a vida natural. Pesquisou-se exemplos de iniciativas sustentáveis como primeiras inspirações e embasamento introdutório, com afinidade em alguns objetivos de desenvolvimento sustentável das Nações Unidas que reforçaram este embasamento. Também foram realizadas entrevistas e estudos de caso para complementar a pesquisa, trazendo tanto a iminência de uma mudança de modelo mental quanto insights valiosos para materialização deste projeto. Assim, por meio do design estratégico, desenvolveu-se um sistema que integrasse plantas e pessoas, através do uso deste mobiliário, despertando a vontade de cultivar e compartilhar os resultados de sua dedicação, instigando em outras pessoas a vontade de também fazer parte do que pode se tornar uma “rede verde”.This present paper is the result of a course conclusion work entitled Regenerative Design: development of furniture that promotes the integration between man and nature”, which aimed to create direct relationships between people and natural life. Examples of sustainable initiatives were researched as first inspirations and introductory basis, with affinity in some United Nations sustainable development goals that reinforced this basis. Interviews and case studies were also carried out to complement the research, bringing both the imminence of a change of mental model and valuable insights for the materialization of this project. Thus, through strategic design, a system was developed that integrated plants and people, through the use of this furniture, awakening the desire to cultivate and share the results of their dedication, instigating in other people the desire to also be part of what can become a “green network”

Sustentabilidade e materiais: Viabilidade da produção de filamentos para impressão 3D através da utilização de polipropileno reciclado

Due to the high consumption of polymeric materials, inadequate disposal, and lack of options after their useful life, recycling is necessary. The focus of this research was the mechanical recycling of polypropylene (PP) from yogurt containers. As an alternative to reusing and adding post-consumer value to this material, the objective was to evaluate the recycled material for the production of filaments for 3D printing. Several stages were carried out for this purpose, with this paper reporting on: physical-chemical analysis of melt flow index (MFI) and thermogravimetric analysis (TGA); filament manufacturing by extrusion; evaluation of filament homogeneity control; 3D printing of test specimens; tensile testing, and optical microscopy. The results were compared to the commercial PP raw material and a commercial filament. All stages of this research were successfully completed, demonstrating the feasibility of studies on the recycling of polypropylene.Devido ao alto consumo de materiais poliméricos, ao descarte inadequado e falta de opções após vida útil, a reciclagem se faz necessária. O foco desta pesquisa foi a reciclagem mecânica do polipropileno (PP) oriundo de potes de iogurte. Como alternativa para reutilizar e agregar valor pós consumo a este material, o objetivo foi avaliar o material reciclado para produção de filamentos para impressão 3D. Para isto foram realizadas diversas etapas, tendo nesse artigo o relato destas: análises físico-químicas índice de fluidez (MFI) e análise termogravimétrica (TGA); fabricação dos filamentos por extrusão; avaliação do controle de homogeneidade do filamento; impressão 3D de corpos de prova; ensaio de tração e microscopia ótica. Os resultados foram comparados com a matéria-prima PP comercial e um filamento comercial. Foi possível realizar todas as etapas desta pesquisa apresentando viabilidade de estudos em relação a reciclagem do polipropileno

SUSTENTABILIDADE E DESIGN ESTRATÉGICO USANDO CONCEITOS DE BIOFILIA PARA DESENVOLVIMENTO DE UM PRODUTO PARA JARDIM VERTICAL

This present paper is the result of a bachelor's degree course work in Design with the objective of developing a product for a vertical garden capable of promoting the interaction between man and nature within a logic of strategic design (product-service system). Research was made of sustainable initiatives as first inspirations and introductory foundation, with affinity with some United Nations sustainable development goals. Interviews and case studies were also carried out to complement the research, bringing both the imminence of a change of mental model and valuable insights for the materialization of this project. Thus, through strategic design, a system was developed that integrated plants and people through the use of this product, awakening the desire to cultivate and share the results of their dedication, instilling in other people the desire to seek connections with nature.Este artigo é resultado de um trabalho de conclusão de curso de bacharelado em Design com o objetivo de desenvolver um produto para jardim vertical capaz de promover a interação entre homem e natureza dentro de uma lógica do design estratégico (sistema produto-serviço). Realizaram-se pesquisas de iniciativas sustentáveis como primeiras inspirações e embasamento introdutório, com afinidade em alguns objetivos de desenvolvimento sustentável das Nações Unidas. Também foram realizadas entrevistas e estudos de caso para complementar a pesquisa, trazendo tanto a iminência de uma mudança de modelo mental quanto insights valiosos para materialização deste projeto. Assim, por meio do design estratégico, desenvolveu-se um sistema que integrasse plantas e pessoas através do uso deste produto, despertando a vontade de cultivar e compartilhar os resultados de sua dedicação, instigando em outras pessoas a vontade de buscar conexões com a natureza