Digital Product Passport (DPP)-enabled circular business cases in the optoelectronic industry

The EU Digital Product Passport (DPP) aims to provide lifecycle information on regulated products to enable a Circular Economy (CE). The Eco-design for Sustainable Product Regulation (ESPR) established a comprehensive framework to improve the environmental sustainability of products, and extend the responsibilities of producers, by setting requirements on making lifecycle data available to CE actors. The optoelectronic industry would benefit from the voluntary adoption of a DPP system for retaining their products’ value beyond their end-of-use; currently the sector has no connection to CE principles. This thesis captures the real needs of a laser diode producer and delves into the production and assembly of high-power fiber lasers. Business cases, born from the availability of information, present the producer with the opportunity of achieving their sustainability goals, and creating new value offering from their end-of-use products. The techniques to requalify the product were captured in an economic model and formalized in quality-dependent circular strategies. The modular product is complex enough to warrant component level traceability as the submodules contain critical materials of strategic interest to the EU. The DPP is taken as a medium to support the Original Equipment Manufacturer (OEM) in its transition towards circular manufacturing. Further formalization of concepts in the optoelectronic sector is presented in a first-of-its-kind ontology of laser diodes. The ontology is used to take decisions on the optimal circular strategy a post-use product would undergo to retain the most value. The thesis showcased that there is economic viability for the company to introduce take-back products to their manufacturing line. Insights from studying the reference products are turned into recommendations for the OEM to rethink the product design, and manufacturing system, towards DPP-enabled transition to remanufacturing; all while benefiting economically from costs reduction.

Il Passaporto Digitale del Prodotto (DPP) dell'UE mira a fornire informazioni sul ciclo di vita dei prodotti regolamentati per abilitare un'Economia Circolare (CE). Il Regolamento Eco-design per Prodotti Sostenibili (ESPR) ha stabilito un quadro completo per migliorare la sostenibilità ambientale dei prodotti e estendere le responsabilità dei produttori, fissando requisiti per rendere disponibili i dati del ciclo di vita agli attori della CE. L'industria optoelettronica trarrebbe vantaggio dall'adozione volontaria di un sistema DPP per mantenere il valore dei loro prodotti oltre la fine del loro ciclo d'uso; attualmente il settore non ha alcuna connessione con i principi della CE. Questa tesi raccoglie le reali esigenze di un produttore di diodi laser e approfondisce la produzione e l'assemblaggio di laser a fibra ad alta potenza. I casi aziendali, nati dalla disponibilità di informazioni, offrono al produttore l'opportunità di raggiungere i propri obiettivi di sostenibilità e creare nuovo valore dai prodotti giunti a fine vita. Le tecniche per riqualificare il prodotto sono state catturate in un modello economico e formalizzate in strategie circolari dipendenti dalla qualità. Il prodotto modulare è abbastanza complesso da giustificare la tracciabilità a livello di componenti, poiché i sottogruppi contengono materiali critici di interesse strategico per l'UE. Il DPP è preso come mezzo per supportare il produttore di apparecchiature originali (OEM) nella transizione verso una produzione circolare. Ulteriori formalizzazioni dei concetti nel settore optoelettronico sono presentate in un'ontologia dei diodi laser, unica nel suo genere. L'ontologia viene utilizzata per prendere decisioni sulla strategia circolare ottimale che un prodotto post-uso dovrebbe seguire per mantenere il massimo valore. La tesi ha dimostrato che esiste una fattibilità economica per l'azienda nell'introdurre il recupero dei prodotti nella propria linea di produzione. Gli approfondimenti derivati dallo studio dei prodotti di riferimento sono trasformati in raccomandazioni per l'OEM per ripensare il design del prodotto e il sistema di produzione, verso una transizione alla refabbricazione abilitata dal DPP; il tutto beneficiando economicamente dalla riduzione dei costi.