Bisher werden ausgediente Batterien meist einfach geschreddert. Das widerspricht einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft und ist mit hohen Kosten sowie Gefahren verbunden. Deshalb ist eines der Projektziele von Demobat, die einzelnen Komponenten von E-Autos mithilfe neuer Konzepte und Werkzeuge so aufzubereiten, dass die Rohstoffe z. B. in Photovoltaik-Zwischenspeichern oder als Ersatzteile weiterverwendet werden können.
Hierfür ist insbesondere die Frage entscheidend, wie Batterien manuell oder roboterbasiert demontierbar und somit recycelfähig werden. Herausfordernd hierbei ist, dass die Batterien je nach Automarke unterschiedlich aufgebaut sind und es daher skalierbare bzw. schnell adaptierbare Lösungen braucht.
Zunächst geht es um das Testen der Batterien sowie Temperaturanalysen, um Zellkapazitäten oder Alterserscheinungen zu erkennen. Für die Handhabung sind im Demobat-Projekt roboterbasierte Demonstratoren sowie neue Werkzeuge für das Greifen und Lösen von Objekten entwickelt worden. Eine leistungsstarke Bildverarbeitung erkennt Schrauben oder Kabel auch unter schwierigen Bedingungen, beispielsweise wenn sie verrostet sind. Von insgesamt 25 Technologien sind acht als Demonstrations- und Erprobungsroboterwerkzeuge aufgebaut worden und könnten in dieser Form im industriellen Dauerbetrieb eingesetzt werden.
Roboter und 3D-Vision im Einsatz
Für einen effizienten Wertschöpfungskreislauf muss eine mechanische Trennung und Rückführung der Bestandteile im Batteriepack durchgeführt werden. Wasserbasiertes Recycling ist eine neuartige Form der direkten Wiedergewinnung von Schwarzmasse, die wertvolle Metalle wie Lithium, Mangan, Cobalt und Nickel enthält.
Für Industrieroboter wurden im Demobat-Projekt spezialisierte Werkzeuge entwickelt, um elektrische Antriebsaggregate automatisch zu demontieren. Um Kollisionen des Roboters mit nicht oder unvollständig demontierten Bauteilen zu verhindern, erfolgt nach jedem Demontageschritt eine Erfolgskontrolle über Sensoren und 3D-Kamerasysteme. Eine anschließende Signalübertragung an die zentrale Prozesssteuerung gewährleistet einen sicheren Prozessablauf.
Die in Demobat entwickelten Technologien bilden die Grundlage für den Aufbau eines Erprobungszentrums samt Showroom. Hier sollen Unternehmen beispielsweise Batterien testen oder eine verbesserte Wiederaufbereitung der Schwarzmasse erproben können.
Übrigens: In dem Projekt, das vom baden-württembergischen Umweltministerium gefördert wurde, sind viele wissenschaftlichen Veröffentlichungen entstanden. Das Thema Nachhaltigkeit bzw. Kreislaufwirtschaft und Recycling mithilfe von Automatisierung ist Gegenstand mehrerer weiterer Forschungsprojekte am Fraunhofer IPA.
Fraunhofer IPA
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