04/11/2021
Door Ad Spijkers
Nog dit najaar wil het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) een eerste demonstrator laten zien.het
De oude accu's van elektrische auto's bevatten waardevolle grondstoffen die nog bruikbaar zijn. Om ze te kunnen recyclen, ontwikkelt een onderzoeksteam van Fraunhofer-IPA in Stuttgart een robotcel met een breed scala aan tools. De cel moet alle noodzakelijke demontagestappen kunnen uitvoeren en geschikt zijn voor alle soorten batterijen.
Deze trend naar elektrische voertuigen door klimaatverandering zorgt voor een recyclingprobleem. steeds meer batterijen moeten worden herverwerkt. Aangezien een batterij gemiddeld zo'n tien jaar meegaat, wordt het probleem van jaar tot jaar nijpender. Onderzoekers en technici van verschillende instituten zoeken naar een manier om deze dreigende overstroming het hoofd te bieden.
Het onderzoeksproject 'Industrial Dismantling of Batteries' (DeMoBat), gecoördineerd door Fraunhofer-IPA, zoekt een universele oplossing die geschikt is voor alle stappen en batterijtypes. Het onderzoeksproject DeMoBat loopt drie jaar en is halverwege. Dit najaar moet een eerste demonstrator te zien zijn.
Een tweede leven
De onderdelen van een batterijcel moeten naar type worden gedemonteerd en vervolgens worden getest of ze nog goed genoeg zijn voor direct hergebruik. Op een dag zullen van gebruikte componenten second-life batterijen worden gemaakt. Als de gebruikte componenten hiervoor niet meer geschikt zijn, moeten in ieder geval hun chemische componenten worden verwerkt.
Gebruikte batterijen bevatten veel grondstoffen die nog kunnen worden gebruikt, zoals nikkel, kobalt, mangaan of lithium. Om daar toegang toe te krijgen, moet een batterij eerst uit elkaar worden gehaald: leidingen, kabels, pluggen, afdichtingen, schroeven, batterijcellen, elektronische componenten, beugels - alles moet worden gedemonteerd.
De uitdaging is hier dat een industriële robot het werk moet kunnen overnemen van een arbeider. Dit is des te moeilijker omdat autobatterijen niet gestandaardiseerd zijn. Verschillende automerken, zelfs verschillende modellen, hebben verschillende apparaten voor energieopslag. Daarom moet het demontagesysteem net zo flexibel zijn als een Zwitsers zakmes.
Robot schroeft of freest
Een tafel met een flexibel klemsysteem dat elke batterij stevig vasthoudt, dient als werkblad. De robot opent eerst het deksel door de schroeven los te draaien. Intelligente beeldverwerking wijst hem de weg. Maar na tien jaar gebruik zijn sommige schroeven gecorrodeerd en met meer los te draaien. Dankzij machine learning herkent de robot in een vroeg stadium of hij zijn schroevendraaier kan gebruiken of dat hij naar een frees moet grijpen.
Hij kan natuurlijk ook meteen frezen maar dat is niet de optimale strategie. Frezen levert metaalspanen op, die kunnen leiden tot kortsluiting en uiteindelijk brand. Gebeurt dat uiteindelijk toch, dan worden de brandende onderdelen van de werktafel in een blusbad geschoven.
De onderzoekers moesten tal van problemen oplossen en nieuwe tools ontwikkelen. Om zegels los te maken, gebruiken ze een soort blikopener. Ook hebben ze een soort mini-jack ontwikkeld om de losse batterijcellen die aan elkaar zijn gelijmd, er uit te halen. Ook was vindingrijkheid vereist voor het hanteren van kabels en stekkers die moeilijk vast te pakken zijn.
Foto: Fraunhofer IPA, Rainer Bez