Zirkel-Konsortium entwickelt Demontageprozesse

0:000:00

Zirkel 1
Bild: Fraunhofer-Institut IWU

Reparieren (repair), überholen (refurbish), wiederaufbereiten (remanufacture) und recyclen sind Kernprinzipien der Kreislaufwirtschaft. Wie das funktionieren kann, zeigt das Zirkel-Konsortium am Beispiel von Elektromotoren und Hochvoltspeichern in Automobilen: mit einem Produktdesign, bei dem eine spätere Zerlegung bereits mitgedacht wird, sowie mit automatisierten, hocheffizienten Demontageprozessen zur Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe wie Kupfer, Aluminium oder Seltenen Erden.

Während ein Teil des Konsortiums sich dabei auf Hochvoltbatteriespeichersysteme konzentrierte, stand für das Fraunhofer IWU der Elektromotor und seine stoffliche Wiederverwertung im Fokus.

Um dessen Schraubverbindungen schnell und effizient lösen zu können, auch wenn Komponenten verschmutzt oder abgenutzt sind, entwickelte das Fraunhofer IWU einen adaptiven, robotergestützten Demonstrator. Statt eines klassischen Industrieroboters kommt ein Portalroboter zum Einsatz. Mithilfe maschineller Bildverarbeitung und KI-Algorithmen erkennt das System Position und Zustand von Schraubverbindungen und kann diese gezielt lösen.

Ergebnis: detaillierte Demontageanleitungen

Den Ausgangspunkt bildete ein mehrstufiger Demontageworkshop am Fraunhofer IWU, bei dem Hinterachs- und Vorderachsmotoren aus dem Volkswagen-Konzern demontiert, analysiert und die Prozessschritte dokumentiert wurden. Es entstand eine detaillierte Demontageanleitung, die als Grundlage für die Definition automatisierter Prozesse diente. Die gewonnenen Erkenntnisse flossen direkt in konkrete Designempfehlungen für kreislaufgerechte Konstruktionen ein – etwa zur Vereinheitlichung von Schraubverbindungen oder zur verbesserten Zugänglichkeit von Verbindungselementen im Demontagefall.

Besonderes Augenmerk legten die Beteiligten auf die im Rotor verbauten Neodym-Magneten, die mit dem Element Neodym einen der wertvollsten Rohstoffe für die Elektromobilität enthalten. Im Projekt wurden verschiedene Remanufacturing-Verfahren erprobt, etwa die mechanische Entnahme nach vorheriger Trennung des Blechpakets oder der gezielte Ausbau mittels hydraulischer Pressen. Das Ergebnis ist eine praxistaugliche Methodik zur möglichst beschädigungsfreien Rückgewinnung und Wiederverwendung der Magnete.

Wirtschaftlich mit Design for Recycling

Das Ziel Forscher war es, Demontage- und Remanufacturingprozesse technologisch so weiterzuentwickeln, dass selbst komplex aufgebaute Batteriespeichersysteme und Elektromotoren weitgehend automatisiert und damit wirtschaftlich rückgebaut werden können. Zahlreiche Prozesse und Arbeitsschritte beschreiben nun den Weg von der CAD-gestützten Demontageplanung über eine automatisierte Schraubenerkennung bis hin zur experimentellen Wiederaufbereitung von Magnetmaterialien.

Das entwickelte System ist adaptiv, wodurch sich die Rüstzeiten deutlich reduzieren. Zunächst wird in einer Grobausrichtung erkannt, dass sich ein Bauteil in der Demontage-Zelle befindet. Anschließend (Feinausrichtung) wird nach bereits eingelernten Fügeverbindungen gesucht. Nun kann bauteilunabhängig demontiert werden; einzige Voraussetzung ist laut der Forschenden, dass der Schraubenkopf einmalig trainiert wurde. Es können beliebig viele Schraubenköpfe eingelernt werden. Für die entwickelte kostengünstige Hardware-Lösung genügen Standard-Stereokameras.

Die Projektbeteiligten sind sich einig, dass Design for Recycling ein integraler Bestandteil der Produktentwicklung sein muss, um Kreisläufe technologisch und wirtschaftlich schließen zu können.

Das Zirkel-Konsortium

Hinter Zirkel steht ein Konsortium aus Industrie und Forschung. Zu den Partnern zählen: Volkswagen AG, Liebherr-Verzahntechnik GmbH Automationssysteme, Deckel Maho Pfronten GmbH, Ascon Systems GmbH, Arxum GmbH, Synergeticon GmbH, Fraunhofer IST sowie federführend die TU Braunschweig.



  • Microsoft investiert 3,2Mrd.€ in Deutschland

    Microsoft investiert 3,2Mrd.€ in Deutschland

    Der Softwarekonzern Microsoft investiert 3,2Mrd.€ in den Ausbau seiner KI-Infrastruktur und Cloud-Kapazitäten in Deutschland. Unter anderem sollen neue Rechenzentren in Nordrhein-Westfalen entstehen.

    mehr lesen: Microsoft investiert 3,2Mrd.€ in Deutschland

  • Maschinenbauer meldet Rekordexporte für 2023

    Maschinenbauer meldet Rekordexporte für 2023

    Der Maschinen- und Anlagenbau hat 2023 aufgrund eines starken ersten Halbjahrs einen Rekordwert der Exporte verbucht. Wie der VDMA mitteilt, macht sich die aktuelle Konjunkturflaute aber auch bei den Ausfuhren…

    mehr lesen: Maschinenbauer meldet Rekordexporte für 2023

  • MainDays 2024 in Berlin

    MainDays 2024 in Berlin

    Auf den MainDays treffen sich am 12. und 13. März Verantwortliche aus Instandhaltung und technischem Service, um Trends und Herausforderungen zu diskutieren und Transformationsprojekte vorzustellen.

    mehr lesen: MainDays 2024 in Berlin

  • Pal2Rec forscht an sensorbasierter Aktivitätserkennung

    Pal2Rec forscht an sensorbasierter Aktivitätserkennung

    Als Ladungsträger bewegen Paletten Dinge von A nach B. Das im Februar 2024 gestartete Projekt ’Pal2Rec’ untersucht nun, wie sich (Euro-)Paletten eigenständig in logistische Prozesse mittels sensorbasierter Aktivitätserkennung einbeziehen lassen.

    mehr lesen: Pal2Rec forscht an sensorbasierter Aktivitätserkennung

  • Bessere CO2-Bilanz durch additiv gefertigte Komponenten

    Bessere CO2-Bilanz durch additiv gefertigte Komponenten

    Der Autobau kann mit maßgeschneiderten Komponenten die CO2-Bilanz von Werkzeugen und Maschinen verbessern und mit einbaufertigen Komponenten, sogenannten ’Engineered Products’, Leistungssteigerungen bei den Materialeigenschaften erzielen. Das zeigt eine Fallstudie in…

    mehr lesen: Bessere CO2-Bilanz durch additiv gefertigte Komponenten

  • Emissionen von künstlicher Intelligenz beziffern

    Emissionen von künstlicher Intelligenz beziffern

    Auch künstliche Intelligenz verbraucht Ressourcen. Forschende des Instituts für ökologische Wirtschaftsforschung, AlgorithmWatch und des DAI-Labors der TU Berlin fordern daher, die Nachhaltigkeitsauswirkungen von KI über den gesamten Lebenszyklus hinweg stärker…

    mehr lesen: Emissionen von künstlicher Intelligenz beziffern

  • Was Anwender von KI-Anbietern erwarten

    Was Anwender von KI-Anbietern erwarten

    Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit Anwender KI-Anbietern vertrauen können und deren KI-Lösung nutzen? Diese Frage steht im Mittelpunkt des Forschungsprojektes ‘TrustKI’, das Anfang 2023 am Institut für Internet-Sicherheit –…

    mehr lesen: Was Anwender von KI-Anbietern erwarten

  • Materialengpässe in der Industrie weiter rückläufig

    Materialengpässe in der Industrie weiter rückläufig

    12,5 Prozent der Industrieunternehmen klagen nach wie vor über Materialengpässe. Nach Angaben des Ifo Instituts ging der Wert im Vergleich zum Vormonat jedoch erneut zurück.

    mehr lesen: Materialengpässe in der Industrie weiter rückläufig

  • DMG Mori baut Standort München zur Europazentrale aus

    DMG Mori baut Standort München zur Europazentrale aus

    München wird zur Europazentrale von DMG Mori. Der Werkzeugmaschinenhersteller errichtet dort das Business-Quartier ‚Go Four It‘ und mietet zusätzlich Gebäudeflächen.

    mehr lesen: DMG Mori baut Standort München zur Europazentrale aus

  • Xplanis gründet deutsche Tochtergesellschaft

    Xplanis gründet deutsche Tochtergesellschaft

    Xplanis, ein Spezialist für Transport Management Software, steigt in den deutschen Markt ein. Die Geschäftsführung der Xplanis Deutschland GmbH übernimmt Volker Möller.

    mehr lesen: Xplanis gründet deutsche Tochtergesellschaft

  • Mesago zieht positive SPS-Bilanz

    Mesago zieht positive SPS-Bilanz

    In ihrer Messeanalyse zieht die Mesago Messe Frankfurt ein positives Fazit der SPS in Nürnberg. Demnach erfuhr die Veranstaltung großen Zuspruch seitens Ausstellern und Fachbesuchern.

    mehr lesen: Mesago zieht positive SPS-Bilanz

  • WIIT übernimmt Teil von German Edge Cloud

    WIIT übernimmt Teil von German Edge Cloud

    Die WIIT, ein Cloud Computing-Anbieter aus Italien, hat über die deutsche Tochtergesellschaft WIIT AG einen Vertrag zum Erwerb des Geschäftsbereichs Edge & Cloud der zur Friedhelm Loh Group gehörenden German…

    mehr lesen: WIIT übernimmt Teil von German Edge Cloud