Repararea (repair), recondiționarea (refurbish), refabricarea (remanufacture) și reciclarea sunt principii fundamentale ale economiei circulare. Pentru o utilizare mai atentă a resurselor, ar trebui să fie reutilizate cât mai multe materii prime și componente în produse. În practică, abordările bine intenționate eșuează adesea din cauza costurilor - atunci când recuperarea acestor materii prime este asociată cu prea multă muncă manuală sau este prea complicată din cauza caracteristicilor produsului. Cum se poate face mai bine, arată consorțiul ZIRKEL prin exemplul motoarelor electrice și al bateriilor de înaltă tensiune din automobile: cu un design de produs în care se gândește deja la o demontare ulterioară și cu procese de demontare automatizate și de înaltă eficiență pentru recuperarea materiilor prime valoroase.
Motoarele electrice sunt componente centrale ale electromobilității. Interiorul lor constă într-o proporție mare din metale solicitate, cum ar fi cuprul și aluminiul, și din pământuri rare, cum ar fi neodim. Toate aceste materiale, a căror recuperare devine din ce în ce mai esențială având în vedere creșterea penuriei de resurse și dependențelor geopolitice. Proiectul ZIRKEL, finanțat de Ministerul Federal pentru Cercetare, Tehnologie și Spațiu, a dezvoltat în ultimii trei ani și jumătate soluții practice pentru o demontare automatizată și o valorificare materială exigentă a componentelor integrate din vehicule electrice cu baterie. În timp ce o parte din consorțiu s-a concentrat pe sistemele de stocare a bateriilor de înaltă tensiune, pentru Fraunhofer IWU, motorul electric și reciclarea sa materială au fost în centrul atenției.
Fraunhofer IWU: Cum pot fi desfăcute rapid și eficient conexiunile de șurub, chiar și atunci când componentele sunt murdare sau uzate?
Ca răspuns la această întrebare centrală, Fraunhofer IWU a dezvoltat un demonstrator adaptiv, bazat pe roboți, pentru desfăcerea automatizată a conexiunilor de șurub. În locul unui robot industrial clasic, se folosește un robot portal. Cu ajutorul procesării imaginii și algoritmilor AI, sistemul reușește să recunoască poziția și starea conexiunilor de șurub și să le desfăcă în mod țintit, ceea ce funcționează și pentru componente foarte murdare sau uzate.
Rezultatul: instrucțiuni detaliate de demontare
Punctul de plecare a fost un atelier de demontare în mai multe etape la Fraunhofer IWU, în cadrul căruia motoarele de punte spate și punte față din grupul Volkswagen au fost demontate, analizate și pașii procesului au fost documentați. A rezultat o instrucțiune detaliată de demontare, care a servit ca bază pentru definirea proceselor automatizate. Cunoștințele obținute au fost integrate direct în recomandări de design concrete pentru construcții conforme cu economia circulară - de exemplu, pentru uniformizarea conexiunilor de șurub sau pentru îmbunătățirea accesibilității elementelor de conectare în cazul demontării.
O atenție deosebită a fost acordată magneților de neodim montați în rotor, care conțin unul dintre cele mai valoroase resurse pentru electromobilitate. În cadrul proiectului, au fost testate diferite procese de refabricare, cum ar fi extragerea mecanică după separarea prealabilă a pachetului de tablă sau demontarea țintită prin presare hidraulică. Rezultatul este o metodologie practică pentru recuperarea și reutilizarea magneților cu cât mai puține daune.
Concluzie: Numai cu design pentru reciclare devine gândirea circulară economică
Obiectivul proiectului a fost de a dezvolta tehnologic procesele de demontare și refabricare astfel încât chiar și sistemele complexe de stocare a bateriilor și motoarele electrice să poată fi demontate în mare măsură automatizat și, astfel, economic. Numeroase procese și pași de lucru descriu acum calea de la planificarea demontării bazată pe CAD, printr-o recunoaștere automată a șuruburilor, până la refabricarea experimentală a materialelor magnetice.
Soluția dezvoltată are avantajul de a fi adaptivă, ceea ce reduce semnificativ timpii de pregătire. Inițial, se recunoaște într-o orientare generală că un component se află în celula de demontare. Ulterior (orientare fină), se caută conexiuni de îmbinare deja învățate. Acum se poate demonta independent de componentă; singura condiție este ca capul șurubului să fi fost antrenat o dată. Pot fi învățate un număr nelimitat de capete de șurub. Pentru soluția hardware dezvoltată, sunt suficiente camere stereo standard.
O concluzie centrală este că designul pentru reciclare trebuie să fie o parte integrantă a dezvoltării produsului pentru a putea închide circuitele din punct de vedere tehnologic și economic.
Consorțiul ZIRKEL
În spatele ZIRKEL se află un consorțiu din industrie și cercetare. Printre parteneri se numără: Volkswagen AG, Liebherr-Verzahntechnik GmbH Automationssysteme, Deckel Maho Pfronten GmbH, Ascon Systems GmbH, Arxum GmbH, Synergeticon GmbH, Fraunhofer IST și, în calitate de lider, TU Braunschweig.
Contact:
