Onarma (repair), yenileme (refurbish), yeniden üretim (remanufacture) ve geri dönüşüm, döngüsel ekonominin temel ilkeleridir. Kaynakların dikkatli bir şekilde kullanılması için, mümkün olduğunca çok sayıda hammadde ve bileşen ürünlerde yeniden veya tekrar kullanılmalıdır. Pratikte, iyi niyetli yaklaşımlar genellikle maliyetler nedeniyle başarısız olur - bu hammaddelerin geri kazanımı fazla iş gücü gerektiriyorsa veya ürün yapısı nedeniyle çok zahmetliyse. ZIRKEL konsorsiyumu, otomobillerdeki elektrik motorları ve yüksek voltajlı depolama sistemleri örneği ile daha iyi bir yol gösteriyor: gelecekteki sökümün düşünülerek tasarlandığı bir ürün tasarımı ve değerli hammaddelerin geri kazanımı için otomatikleştirilmiş, yüksek verimli sökme süreçleri ile.
Elektrik motorları, elektrikli mobilitenin merkezi bileşenleridir. İç yapısı, bakır ve alüminyum gibi talep gören metaller ile neodimyum gibi nadir toprak elementlerinden oluşmaktadır. Bu, artan kaynak kıtlığı ve jeopolitik bağımlılıklar göz önüne alındığında geri kazanımı giderek daha hayati hale gelen malzemelerdir. Federal Araştırma, Teknoloji ve Uzay Bakanlığı tarafından desteklenen ZIRKEL projesi, son üç buçuk yıl içinde otomatik sökme ve batarya elektrikli araçlardan yüksek entegre bileşenlerin zorlu malzeme geri dönüşümü için pratik çözümler geliştirdi. Konsorsiyumun bir kısmı yüksek voltajlı batarya depolama sistemlerine odaklanırken, Fraunhofer IWU için elektrik motoru ve onun malzeme geri dönüşümü ön plandaydı.
Fraunhofer IWU: Kirli veya aşınmış bileşenler olsa bile vida bağlantıları nasıl hızlı ve verimli bir şekilde çözülebilir?
Bu temel soruya yanıt olarak, Fraunhofer IWU, vida bağlantılarını otomatik olarak çözmek için adaptif, robot destekli bir demonstratör geliştirdi. Klasik bir endüstriyel robot yerine, bir portal robotu kullanılmaktadır. Makine görüntü işleme ve yapay zeka algoritmaları yardımıyla sistem, vida bağlantılarının konumunu ve durumunu tanıyabilir ve hedefli bir şekilde çözebilir; bu, kirli veya aşınmış bileşenlerde de çalışır.
Sonuç: ayrıntılı sökme talimatları
Başlangıç noktası, Fraunhofer IWU'da gerçekleştirilen çok aşamalı bir sökme atölyesiydi; burada Volkswagen Grubu'na ait arka ve ön aks motorları söküldü, analiz edildi ve süreç adımları belgelenmiştir. Bu süreçte, otomatikleştirilmiş süreçlerin tanımlanması için bir temel olarak hizmet eden ayrıntılı bir sökme talimatı oluşturuldu. Elde edilen bilgiler, vida bağlantılarının standartlaştırılması veya söküm durumunda bağlantı elemanlarının daha iyi erişilebilirliği gibi döngüsel tasarımlar için somut tasarım önerilerine doğrudan aktarıldı.
Özel bir dikkat, rotor içinde bulunan neodimyum mıknatıslarına verildi; bu mıknatıslar, elektrikli mobilite için en değerli hammaddelerden birini içermektedir. Projede, sac paketinin önceden ayrılması sonrası mekanik çıkarım veya hidrolik presler kullanarak hedefli çıkarım gibi çeşitli yeniden üretim yöntemleri denendi. Sonuç, mümkün olduğunca az hasar ile mıknatısların geri kazanımı ve yeniden kullanımı için pratik bir metodolojidir.
Sonuç: Geri dönüşüm için tasarım ile döngü düşüncesi ekonomik hale gelir
Projenin amacı, sökme ve yeniden üretim süreçlerini teknolojik olarak geliştirmekti, böylece karmaşık yapıya sahip batarya depolama sistemleri ve elektrik motorları büyük ölçüde otomatikleştirilebilir ve dolayısıyla ekonomik olarak geri dönüştürülebilir hale getirilebilir. Sayısız süreç ve iş adımı, CAD destekli sökme planlamasından otomatik vida tanımaya ve mıknatıs malzemelerinin deneysel yeniden işlenmesine kadar olan yolu tanımlamaktadır.
Geliştirilen çözüm, adaptif olma avantajına sahiptir; bu sayede kurulum süreleri önemli ölçüde azaltılmaktadır. Öncelikle, bir bileşenin sökme hücresinde bulunduğu kabaca tanımlanır. Ardından (ince ayar) önceden öğrenilmiş bağlantı noktaları aranır. Artık bileşen bağımsız olarak sökülebilir; tek gereklilik, vida başının bir kez eğitilmiş olmasıdır. İstediğiniz kadar vida başı öğrenilebilir. Geliştirilen maliyet etkin donanım çözümü için standart stereo kameralar yeterlidir.
Ana bulgulardan biri, geri dönüşüm için tasarımın ürün geliştirme sürecinin ayrılmaz bir parçası olması gerektiğidir, böylece döngüler teknolojik ve ekonomik olarak kapatılabilir.
ZIRKEL Konsorsiyumu
ZIRKEL'in arkasında sanayi ve araştırmadan oluşan bir konsorsiyum bulunmaktadır. Ortaklar arasında şunlar yer almaktadır: Volkswagen AG, Liebherr-Verzahntechnik GmbH Otomasyon Sistemleri, Deckel Maho Pfronten GmbH, Ascon Systems GmbH, Arxum GmbH, Synergeticon GmbH, Fraunhofer IST ve lider olarak TU Braunschweig.
İletişim:
