Application of digital technologies to the product design phase: how to move towards circular economy practices

Circular Economy (CE) is one of the most discussed topics in the current landscape, both in the academic field and by organizations in different sectors. This topic comes alongside with the innovation enabled by the Digital Technologies (DTs) of Industry 4.0. Another key aspect within the CE theme is the importance of the design phase. Despite this, the literature focuses on the later stages related to the End of Life of the product, such as reuse, remanufacture, and recycle. This study seeks to contribute to a better understanding of the use of DTs and their enabling role in the implementation of CE in the design of products with electronic components. Notwithstanding the presence of comprehensive literature discussing these two topics separately, the lack of studies explicating the links between CE and DTs has been noted. This relationship, therefore, deserves further investigation. Hence, the aim is to investigate the existing relationships between Digital Technologies and Design features to understand how the application of DT can enable CE practices and the benefits that the adoption of these technologies can bring to the practical level. To achieve this preposed objective, a literature review was conducted on a wide range of academic articles and two case studies were conducted with the aim to find empirical evidence of the theory analysed. The main findings of the present study were: (a) the identification and investigation of the links between DTs and Design features enabling CE; (b) the exploration of the practical benefits that these applications can bring. The technologies considered were: Additive Manufacturing, Artificial Intelligence, Big Data Analytics, IoT, Blockchain, Virtual and Augmented Reality, Digital Twins, and Simulation. Eventually, a punctual research agenda was proposed to overcome the limitations of this work and pave the way for future research.

La Circular Economy (CE) è uno dei temi più discussi nel panorama attuale, sia in ambito accademico che nelle aziende di diversi settori. Questo tema va di pari passo con l’innovazione abilitata dalle Tecnologie Digitali (TD) dell’Industria 4.0. Un altro aspetto fondamentale, che si colloca all’interno del tema della CE, è l’importanza della fase di design. Nonostante questo, la letteratura si concentra sugli stadi successivi relativi alla End of Life del prodotto, come reuse, remanufacture, e recycle. Questo studio si pone come obiettivo quello di contribuire ad una migliore comprensione dell’utilizzo delle TD e il loro ruolo abilitante per l’implementazione della CE nel design dei prodotti con componentistica elettronica. Nonostante la presenza di accurata letteratura che discute questi due temi separatamente, è stata rilevata la mancanza di studi che esplicitino i legami esistenti tra CE e TD. Questa relazione, dunque, merita di essere approfondita. L’obiettivo, quindi, è di investigare le relazioni esistenti tra Tecnologie Digitali e Design features per capire come l’applicazione di TD possa abilitare le pratiche di CE e i benefici che l’adozione di queste tecnologie può portare al livello pratico. Al fine di raggiungere tale obiettivo preposto si è condotta una revisione della letteratura su un ampio numero di articoli accademici due casi pratici che permettessero di trovare evidenza empirica della teoria analizzata sono stati condotti. I risultati principali del presente studio sono stati: (a) l’individuazione e l’investigazione dei collegamenti tra TD e Design features abilitanti per la CE; (b) l’esplorazione dei benefici pratici che tali applicazioni possono portare. Le tecnologie prese in considerazione sono state: Additive Manufacturing, Artificial Intelligence, Big Data Analytics, IoT, Blockchain, Virtual and Augmented Reality, Digital Twins, e Simulazione. Infine, è stata proposta un'agenda di ricerca puntuale per superare i limiti di questo lavoro e aprire la strada a ricerche future.