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.



  • Bessere Aussichten trotz des Lockdowns

    Bessere Aussichten trotz des Lockdowns

    Das IAB-Arbeitsmarktbarometer ist im November um 0,4 Punkte auf 100,5 Punkte gestiegen. Damit verbleibt der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) im leicht positiven Bereich.

    mehr lesen: Bessere Aussichten trotz des Lockdowns

  • Eine nachhaltige Industrie 4.0

    Eine nachhaltige Industrie 4.0

    Anlässlich des Digital-Gipfels der Bundesregierung präsentiert die Plattform Industrie 4.0 Anwendungen für eine nachhaltige Industrie 4.0. Anhand von Analysen haben die Plattform-Spezialisten dabei drei mögliche Entwicklungspfade identifiziert.

    mehr lesen: Eine nachhaltige Industrie 4.0

  • Itelligence übernimmt finnisches SAP-Beratungshaus

    Itelligence übernimmt finnisches SAP-Beratungshaus

    Der SAP-Partner Itelligence übernimmt das finnische SAP-Beratungshaus Pasafin Oy. Mit der Übernahme will das Unternehmen seine Position in Skandinavien stärken.

    mehr lesen: Itelligence übernimmt finnisches SAP-Beratungshaus

  • Was international tätige Projektingenieure können sollten

    Was international tätige Projektingenieure können sollten

    Zurzeit liegt weder ein fest umrissenes Berufsbild noch klar formulierte Anforderungen an Projektingenieure vor, die in internationalen Projekten eingebunden sind.

    mehr lesen: Was international tätige Projektingenieure können sollten

  • Neuer Geschäftsführer bei Cideon

    Neuer Geschäftsführer bei Cideon

    Zum 1. November hat Dr. Clemens Weis die operative Geschäftsführung von Cideon übernommen. Er folgt auf Clemens Voegele, der den Posten des Chief Digital Officers der Friedhelm Loh Group übernommen…

    mehr lesen: Neuer Geschäftsführer bei Cideon

  • Partnerschaft für verbessertes Service Lifecycle Management

    Partnerschaft für verbessertes Service Lifecycle Management

    Gemeinsam wollen MHP und IFS verbesserte Lösungen für ein durchgängiges Service Lifecycle Management anbieten.

    mehr lesen: Partnerschaft für verbessertes Service Lifecycle Management

  • Jedes vierte Unternehmen will mehr Produktionsprozesse auslagern

    Jedes vierte Unternehmen will mehr Produktionsprozesse auslagern

    25 Prozent der Unternehmen in Deutschland rechnen damit, dass in den kommenden fünf Jahren mehr Produktionsprozesse ausgelagert werden. Damit beschäftigen sich vor allem kleinere Unternehmen (bis 50Mio.€ Jahresumsatz). Etwa jede…

    mehr lesen: Jedes vierte Unternehmen will mehr Produktionsprozesse auslagern

  • Maschinenbauexporte überwinden Tiefpunkt

    Maschinenbauexporte überwinden Tiefpunkt

    Die Maschinenexporte aus Deutschland stabilisieren sich zunehmend. Im September verbuchten die Maschinen- und Anlagenbauer aus Deutschland beim Exportgeschäft ein Minus in Höhe von 7,6 Prozent im Vorjahresvergleich. Im Zeitraum Juli…

    mehr lesen: Maschinenbauexporte überwinden Tiefpunkt

  • 90 Anträge für Campusnetze

    90 Anträge für Campusnetze

    Mit Campusnetzen können Industrieunternehmen ihr eigenes 5G-Netzwerk betreiben. Ein Jahr nach Inkrafttreten der entsprechenden Vergabebedingungen sind bei der Bundesnetzagentur rund 90 Anträge eingegangen.

    mehr lesen: 90 Anträge für Campusnetze

  • Prüfkriterien zur KI-Zertifizierung

    Prüfkriterien zur KI-Zertifizierung

    Um das wirtschaftliche und gesellschaftliche Potential von künstlicher Intelligenz auszuschöpfen, müssen Menschen den Entscheidungen von KI-Systemen und den mit ihnen verbundenen Prozessen vertrauen. Dazu kann eine entsprechende Zertifizierung beitragen. Nach…

    mehr lesen: Prüfkriterien zur KI-Zertifizierung

  • SPS-MAGAZIN zeigt Herbst-Innovationen 2020

    SPS-MAGAZIN zeigt Herbst-Innovationen 2020

    Die Innovationen der Automatisierung im Rampenlicht: Im Sonderteil GROSSER HERBST DER INNOVATIONEN des aktuellen SPS-MAGAZINs präsentieren die führenden Anbieter der Automatisierungstechnik die neuen Produkte und Lösungen, die sie eigentlich auf…

    mehr lesen: SPS-MAGAZIN zeigt Herbst-Innovationen 2020

  • Softeq eröffnet Innovation Lab

    Softeq eröffnet Innovation Lab

    Technologieentwicklung Softeq eröffnet Innovation Lab Das IT-Unternehmen Softeq, mit Hauptsitz in Houston und Dependance unter anderem in München, will mithilfe des Integrated Design and Management Program vom Massachusetts Institute of…

    mehr lesen: Softeq eröffnet Innovation Lab