Popravak (repair), obnova (refurbish), ponovno korištenje (remanufacture) i recikliranje su osnovna načela kružne ekonomije. Za štedljivo korištenje resursa, što je više moguće, trebali bi se ponovno koristiti sirovine i dijelovi u proizvodima. U praksi, dobro namjeravani pristupi često propadaju zbog troškova - kada je povrat tih sirovina povezan s previše ručnog rada ili je zbog svojstava proizvoda previše složen. Kako to može bolje funkcionirati, pokazuje ZIRKEL konzorcij na primjeru elektromotora i visokovoltnih baterija u automobilima: s dizajnom proizvoda u kojem je kasnija demontaža već predviđena i s automatiziranim, visoko učinkovitim procesima demontaže za povrat vrijednih sirovina.
Elektromotori su središnje komponente elektromobilnosti. Njihovo unutarnje djelovanje sastoji se u velikoj mjeri od traženih metala poput bakra i aluminija te rijetkih zemalja poput neodimija. Svi su to materijali čija je povratna dobit, s obzirom na rastuću oskudicu resursa i geopolitičke ovisnosti, sve važnija. Projekt ZIRKEL, financiran od strane Saveznog ministarstva za istraživanje, tehnologiju i svemir, razvio je u protekle tri i pol godine praktična rješenja za automatiziranu demontažu i zahtjevnu materijalnu reciklažu visoko integriranih komponenti iz baterijskih električnih vozila. Dok se dio konzorcija fokusirao na sustave visokovoltnih baterija, Fraunhofer IWU se usredotočio na elektromotor i njegovu materijalnu ponovnu upotrebu.
Fraunhofer IWU: Kako brzo i učinkovito riješiti vijke, čak i kada su komponente prljave ili istrošene?
Kao odgovor na ovo ključno pitanje, Fraunhofer IWU je razvio adaptivni, robotizirani demonstrator za automatizirano rješavanje vijaka. Umjesto klasičnog industrijskog robota, koristi se portalni robot. Uz pomoć strojne obrade slika i AI algoritama, sustav uspijeva prepoznati položaj i stanje vijaka te ih ciljano riješiti, što također funkcionira i kod jako prljavih ili istrošenih komponenti.
Rezultat: detaljne upute za demontažu
Polazna točka bila je višestepena radionica demontaže na Fraunhofer IWU, gdje su demontirani, analizirani i dokumentirani procesni koraci stražnjih i prednjih motora iz Volkswagen koncerna. Tako je nastala detaljna uputa za demontažu koja je poslužila kao osnova za definiranje automatiziranih procesa. Dobivena saznanja direktno su uključena u konkretne preporuke za dizajn u skladu s kružnom ekonomijom - na primjer, za standardizaciju vijaka ili za poboljšanu dostupnost spojnih elemenata u slučaju demontaže.
Posebna pažnja posvećena je neodimijskim magnetima ugrađenim u rotor, koji sadrže jedan od najvrednijih sirovina za elektromobilnost. U projektu su isprobane različite metode ponovne proizvodnje, poput mehaničkog vađenja nakon prethodnog odvajanja limenog paketa ili ciljano vađenje pomoću hidrauličnih preša. Rezultat je praktična metodologija za što manje oštećeno vraćanje i ponovnu upotrebu magneta.
Zaključak: Samo s dizajnom za reciklažu kružni koncept postaje ekonomski održiv
Cilj projekta bio je tehnološki unaprijediti procese demontaže i ponovne proizvodnje tako da se čak i složeni sustavi baterija i elektromotori mogu u velikoj mjeri automatizirati i time ekonomski demontirati. Brojni procesi i radni koraci sada opisuju put od CAD podržanog planiranja demontaže preko automatiziranog prepoznavanja vijaka do eksperimentalne ponovne obrade magnetskih materijala.
Razvijeno rješenje ima prednost što je adaptivno, čime se značajno smanjuje vrijeme pripreme. Najprije se u gruboj orijentaciji prepoznaje da se komponenta nalazi u demontažnoj ćeliji. Nakon toga (fina orijentacija) traže se već naučene veze. Sada se može demontirati neovisno o komponenti; jedini uvjet je da je glava vijka jednom obučena. Mogu se naučiti neograničeni broj glava vijaka. Za razvijeno jeftino hardversko rješenje dovoljni su standardni stereo kamere.
Jedno od ključnih saznanja je da dizajn za reciklažu mora biti integralni dio razvoja proizvoda kako bi se tehnološki i ekonomski zatvorili ciklusi.
ZIRKEL konzorcij
Iza ZIRKEL-a stoji konzorcij iz industrije i istraživanja. Partneri uključuju: Volkswagen AG, Liebherr-Verzahntechnik GmbH Automationssysteme, Deckel Maho Pfronten GmbH, Ascon Systems GmbH, Arxum GmbH, Synergeticon GmbH, Fraunhofer IST te vodeći TU Braunschweig.
Kontakt:
