环境友好型工程机械是指机械的设计、制造和使用的整个生命周期中保持环境影响最小化，包括减少能源消耗、碳排放和废物产生，以及促进可再生材料和高效制造工艺的使用。建设环境友好型工程可以缓解工业活动造成的环境恶化问题，而工程机械在工程建设中起着至关重要的作用，它们可以提高施工效率、降低人力成本，同时保障工程质量和安全。各种类型的工程机械，如挖掘机、推土机、起重机等，能够完成各种复杂任务，加快工程进度，并且减少对自然环境的破坏，为现代工程建设提供了强有力的支持。符合环境友好型工程特点的机械设计和制造可以支持建设环保工程，此类机械可以为保护自然资源、减少污染和应对气候变化做出贡献，这符合当前生态环境恶化、能源资源紧缺的现实情况，有利于工程领域的长期发展和经济可行性提升。
1.设计原则
1.1节能和节水
在环保工程机械的设计学科中节能、节水的原则不可或缺，这些原则旨在最大限度地减少机械从制造到运营和最终处置的整个生命周期的资源消耗和环境影响。为了实现节能，设计人员优先考虑将节能技术和设计功能集成到机械中，这可能包括使用高效电机、先进的绝缘材料和优化的机械系统，以减少能量损失并提高整体效率。此外，设计人员可以结合智能控制系统和自动化，根据操作要求优化能源使用，进一步提高节能效果。
同样，节水设计也需要细致考量，旨在减少制造过程和操作使用中的水消耗。设计人员可以使用循环水系统、水回收技术和节水组件，以最大限度减少用水量和废物产生。此外，可以采用雨水收集和灰水回收等策略来进一步减少对淡水资源的依赖。
1.2减少废物
控制制造过程和机械生命周期中的废物产生，关键策略包括：
首先，实现拆卸设计，使用易于拆卸的模块化组件制造机械可以促进维修、翻新和回收，减少废物的产生。其次，实现材料优化，选择耐用、可回收且对环境影响最小的材料可以最大限度减少制造和处置过程中废物的产生。再者，实施精益制造方法，简化生产流程，减少材料浪费、能源消耗和不必要的资源使用。
1.3低碳排放
设计低碳排放机械，减少其整个生命周期中温室气体和其他污染物的释放，实现策略包括：
首先，选择含碳低的材料和部件，这包括选择来自可再生或回收来源的材料，以及尽量减少高碳足迹金属等能源密集型材料的使用。
其次，设计人员注重优化制造过程中的能源效率，利用节能技术和生产工艺，最大限度减少机械生产相关的碳排放，这包括实施精益制造原则、流程优化以及采用可再生能源为制造设施供电。
此外，工程机械的设计宗旨是在其生命周期内以最大的能源效率运行，从而减少使用过程中的碳排放。这可能涉及先进推进系统、节能组件和智能控制系统的集成，以减少运行期间的能源消耗和排放。
2.材料选择
2.1可再生材料的应用
将可再生材料纳入工程机械设计与制造流程，使用自然补充且对环境影响最小的资源。材料选择的一项重要策略是采用可再生材料，这些材料源自可以在相对较短的时间内补充或再生的自然资源，这些材料为有限资源提供了可再生替代品，有助于减少与传统制造工艺相关的碳排放和资源消耗。可再生材料主要包括生物塑料、竹子、再生木材、再生金属和生物基复合材料等。
生物塑料源自玉米淀粉、甘蔗或纤维素等可再生资源，是石油基塑料的可持续替代品，它们具有与传统塑料相似的特性，同时减少对化石燃料的依赖并减少温室气体排放。此外，竹子由于其快速生长速度和多功能性而成为可再生材料。竹子卓越的强度重量比使其适用于工程机械中的各种结构部件，而其可再生性则促进了可持续采购实践。
2.2考虑拆卸和回收
设计机械时考虑拆卸和回收，有利于在机械生命周期结束时回收和再利用材料。将拆卸和回收考虑纳入材料选择过程对于实现循环和资源效率至关重要。采用模块化组件、标准化紧固件和易于分离的材料设计产品，有助于报废时的拆卸，并促进材料回收以回收或再利用。制造商遵守材料识别和分离的国际标准，确保回收过程的效率并最大限度回收有价值的资源。
此外，材料科学和工程的进步使得能够开发具有增强的可回收性和可持续性特征的创新材料。例如，生物基复合材料将可再生纤维与可生物降解树脂相结合，为工程应用创造耐用且环保的材料。这些材料具有高强度重量比、耐腐蚀性和热稳定性，同时减轻其整个生命周期的环境影响。
3.制造工艺
3.1应用节能减排技术
为了最大限度减少生产过程中对环境的影响，机械制造商采用了各种旨在减少能源消耗和排放的技术和方法：
（1）先进制造技术：利用计算机辅助设计 (CAD)、计算机辅助制造 (CAM) 和模拟软件优化生产流程，减少材料浪费和能源使用[3]。（2）节能设备：投资节能机械和设备，例如高效电机、照明系统以及供暖、通风和空调系统，可以减少制造运营过程中的能源消耗。（3）可再生能源：采用太阳能电池板或风力涡轮机等可再生能源为制造设施提供电力，可以减少对化石燃料的依赖并减少温室气体排放。（4）排放控制技术：实施催化转化器、颗粒过滤器和洗涤器等技术，减少制造过程中产生的空气和水污染。
3.2循环经济和再制造
立足循环经济视角，机械产品制作中可以利用再制造技术，以最大限度减少浪费、提高资源效率，关键方法包括：
（1）闭环制造：设计和应用能够减少材料浪费和最大化材料回收的制造工艺，促进资源的循环重复利用和回收。（2）再制造和翻新：通过再制造和翻新延长机械的生命周期，减少对新材料和能源密集型制造工艺的需求。（3）产品生命周期管理：运用跟踪和管理系统，了解机械设备整个生命周期的运行状态，从而提高资源利用率、减少浪费，进行针对性地报废管理。
结论：
环境友好型工程机械从设计和制造到使用和处置的整个生命周期中优先考虑可持续性、环境效益和社会责任，引领工程建设中的自然资源保护、污染防控，有益于节约资源、保护环境，有利于减缓气候变化，也是工程企业承担社会责任的重要行动体现。
展望未来，环境友好型工程机械的发展方向可能会集中在节能技术创新、循环经济原理运用以及先进材料与制造工艺的融合等方面。通过继续优先考虑可持续性并拥抱技术进步，工程领域将会迎接更光明的未来。
参考文献：
[1]吴斌,姜迪,卢轶,等.基于多元评价体系的“现代机械制造技术与装备”研究生课程建设与实践[J].机械设计与制造工程, 2023(11):126-129.
[2]王丽霞,唐义玲.智能制造时代机械设计制造及其自动化技术研究[J].中国设备工程, 2023(4):33-35.
[3]金莉莉.逆向工程技术在机械模具设计制造中的应用研究[J].现代工程科技, 2023(19):2.
作者简介：穆迪，1975.06.29，男，汉族，贵州省遵义，，工程师，本科，研究方向：机械结构设计和液压控制设计
