Du anv?nder en ?ldre version av webbl?saren Internet Explorer. F?r en s? bra upplevelse som m?jligt b?r du uppdatera din webbl?sare.
Industriell batteridemontering gör elfordon ännu mer hållbara
Just nu är det en boom för elfordon – men vad händer egentligen med alla förbrukade batterier? Fraunhofer IPA testade hur industriell batteridemontering fungerar med KUKA:s robot av modell KR QUANTEC. Testet blev framgångsrikt. Målet: Att göra användningen av elfordon ännu mer hållbar.
Allt fler elfordon – ?tervinning av batterier som en l?sning?
I mars 2023 fattade EU-l?nderna ett beslut av stor betydelse: Fr?n och med 2035 f?r bara utsl?ppsfria personbilar och sm? transportfordon nyregistreras i Europa. Det var senast vid detta ?gonblick som alla ins?g: Fordonsindustrins framtid ligger inom elektromobilitet. Det visar ?ven prognoserna: Om det ?r 2022 fanns cirka 27,7 miljoner elfordon v?rlden runt s? kommer det enligt Internationella energir?det (IEA) att finnas fler ?n 226 miljoner ?r 2030. I Tyskland kommer d? n?stan en fj?rdedel av alla personbilar att vara elbilar – i dagsl?get ?r siffran bara tv? procent.
I det framgångsrika projektet ”DeMoBat” för industriell batterimontering på Fraunhofer IPA i Stuttgart spelade KUKA:s teknik en central roll.
Industrirobotar m?jligg?r ?tervinning av v?rdefulla r?varor
Det finns bara ett problem: Med allt fler elfordon v?xer ocks? berget av f?rbrukade batterier. Dessa har i dagsl?get endast en genomsnittlig livsl?ngd p? cirka tio ?r. Samtidigt blir r?varorna som beh?vs f?r att producera dem alltmer knappa och dyra. En m?jlig l?sning: Att ?tervinna! Och det ?r h?r KUKA:s industrirobotar kommer in i bilden, n?rmare best?mt v?r industrirobot KR QUANTEC.?Med hj?lp av denna robot har?Fraunhofer-institutet f?r produktionsteknik och automation IPA?i Stuttgart demonstrerat sig hur detta kan g? till – i?forskningsprojektet ”DeMoBat – industriell demontering av batterier och elmotorer”.?
Fraunhofer IPA i Stuttgart och KUKA är projektpartner sedan många år.
Tolv partnerorganisationer forskade gemensamt under flera ?r
Under flera ?r har experter fr?n tolv partnerorganisationer unders?kt hur batterier fr?n elfordon kan ?tervinnas p? ett h?llbart och ekonomiskt s?tt. Totalt ?tta applikationer utvecklades fullt ut i projektet som demonstrations- och testverktyg som skulle kunna anv?ndas f?r kontinuerlig industriell drift. I fokus stod demonteringen av batterier fr?n elfordon. F?ruts?ttningen f?r att komponenterna ska kunna ?tervinnas ?r n?mligen en is?rmontering i alla best?ndsdelar efter material och ?mne, vilket inte ?r s? enkelt.
Batteridemontering: komplext och livsfarligt
”Demonteringen av batterier medf?r tre stora utmaningar”, ber?ttar Anwar Al Assadi, gruppchef hos Fraunhofer IPA. ”F?r det f?rsta beh?ver man yrkespersonal med s?rskilda kvalifikationer eftersom arbetet med h?gvoltsteknik f?ruts?tter en s?rskild och ofta tidsintensiv utbildning.?F?r det andra ?r manuell demontering f?rknippad med h?lsorisker p? grund av den h?ga sp?nningen och f?rekomsten av farliga gaser. I v?rsta fall finns det risk f?r sj?lvt?ndning. F?r det tredje ?r manuell is?rmontering mycket tidskr?vande och ?r d?rf?r kostsamt. Detta g?r att ?tervinningen ofta blir ol?nsam.”
Industriroboten arbetar försiktigt när den demonterar batteriet.
Automationslösningar kan spela en avgörande roll för att göra elektromobilitet ännu mer hållbar.
Automatiserad demontering av batterier sl?r tre flugor i en sm?ll
Utmaningar som ?r som gjorda f?r en robotbaserad l?sning. Driften av monteringsroboten KR QUANTEC, som har en b?rlast p? 270 kg, sk?ttes helt av Fraunhofer IPA:s egenutvecklade programvara ”pitasc”. Styrningen utf?rdes med KUKA.RobotSensorInterface, vilket underl?ttade anslutningen av externa sensorer. ”P? s? s?tt kunde vi reglera viktiga demonteringssteg i realtid och d?rmed automatisera vissa processer som tidigare utf?rts manuellt. ”KUKA:s teknik l?ser tre problem p? en g?ng vid batteridemonteringen: Den r?der bot p? bristen p? kompetent arbetskraft, g?r arbetet s?krare f?r medarbetarna samt g?r batteri?tervinningen l?nsam tack vare systemets h?ga effektivitet.
Med högsta precision lösgör den 6-axlade ledarmsroboten både skruvar och limfogar.
Avsev?rt str?ngare EU-batterif?rordning tvingar till handling?
Tillverkarna m?ste agera i denna fr?ga: En avsev?rt str?ngare EU-batterif?rordning har sedan 2023 bland annat inneburit att nya batterier m?ste inneh?lla en st?rre andel ?tervunnet material – ?ven om de importeras till Europa.?Hur v?rdefullt det tekniska st?det fr?n KUKA kan vara, visar det framg?ngsrika forskningsprojektet i Stuttgart p? ett tydligt s?tt.?
Automation öppnar nya möjligheter inom batteriåtervinning.
H?r utf?rde KR QUANTEC vitt skilda arbetsuppgifter: fr?n lossning av skruvar och ?ppning av t?tningsfogar till bortkoppling av kablar. ”Det som g?r det s? komplext ?r att det finns otroligt m?nga olika batterisystem p? marknaden”, f?rklarar Anwar Al Assadi. ”Och alla ser annorlunda ut inuti.” I vissa fall hade tillverkarna ?ndrat batterisystemens uppbyggnad – till och med inom samma fordonsserie.?
Oavsett vilket batteri fr?n vilket elfordon: KR QUANTEC kan hantera det
Som 6-axlad robot kommer KR QUANTEC till sin fulla r?tt h?r: Med sina sex frihetsgrader anpassar sig v?r ledarmsrobot optimalt till de olika batterisystemens m?tt och geometrier och tack vare robotens h?ga b?rlast hanterar den utan problem de h?ga vridmomenten som kr?vs.?Den beh?ver en tillh?rande programvara likt den ovan n?mnda ”pitasc”-l?sningen, som i samspel med h?rdvaran vet vad som ska g?ras oberoende av batterimodell.?
Fraunhofer IPA:s projektuppbyggnad visar hur flexibel KUKA:s robot är.
Med st?d av bildbearbetningssystem som automatiskt identifierar skruvar och andra komponenter beh?vdes heller ingen manuell programmering av KR QUANTEC f?r varje steg i processen. F?r att f?rhindra kollisioner med komponenter kontrollerade sensorer och 3D-kamerasystem att varje demonteringssteg utf?rts som planerat. D?refter ?verf?rdes signalerna till den centrala processtyrningen f?r att s?kerst?lla ett s?kert processf?rlopp.
Med roboten QUANTEC kan man bygga en flexibel och framtidsorienterad anläggning tack vare dess strömlinjeformade geometri och begränsade utrymmesbehov.
Flexibla anl?ggningar kan hantera batterier oavsett hur dessa ?r konstruerade
Det som g?r det komplicerat, ber?ttar Anwar Al Assadi, ?r att fordonstillverkarna m?ste f? plats med s? m?nga komponenter som m?jligt p? ett begr?nsat utrymme i batterierna. Detta begr?nsar avsev?rt r?relseutrymmet vid demonteringen. Andra utmaningar ?r det kablarnas varierande placering eller batteriets m?nga limfogar som ?r mycket sv?rare att lossa automatiserat ?n skruvar. ”Men ?ven f?r detta har vi hittat l?sningar som vi nu vill vidareutveckla f?r industriell till?mpning.” Det ?r mycket viktigt att man bygger flexibla anl?ggningar, inte minst eftersom batteriernas konstruktion genomg?r stora f?r?ndringar varje halv?r.
Fraunhofer IPA:s projektanläggning skulle kunna användas för kontinuerlig industriell drift.
KR QUANTEC: Ett optimalt val i m?nga i situationer
M?ngsidigheten ?r en av de stora f?rdelarna med KR QUANTEC-serien: ”Tack vare sin str?mlinjeformade geometri och sitt begr?nsade utrymmesbehov kan man bygga flexibla och framtidsorienterade anl?ggningar med QUANTEC”, ber?ttar Thomas Schmidberger, Global Business Development Manager f?r Electronics hos KUKA. ”Dessutom ?r den, liksom alla KUKA-robotar, som standard ESD-certifierad f?r att s?kerst?lla att den kan hantera elektrostatiskt k?nsliga komponenter p? ett s?kert s?tt.”
Handgrepp på hög nivå med KR QUANTEC.
Den nya generationen av v?r ledarmsrobot KR QUANTEC ?r dessutom mycket energieffektiv tack vare tack vare en DC-controller av standardtyp: Energif?rbrukningen har minskat avsev?rt b?de i r?relse och i standbyl?ge. N?r denna sexaxlade robot utf?r produktionsr?relser f?rbrukar den – bland annat genom att ?tervinna bromsenergin – cirka 30 procent mindre energi ?n den f?reg?ende modellen. I drifttillst?ndet ”V?nta under reglering” ?r f?rbrukningen 60 procent mindre.
En industrirobot som kan mer ?n automatiserad demontering
Detta g?r den 6-axlade roboten KR QUANTEC attraktiv inte bara f?r ?tervinning av elbilsbatterier, utan ?ven f?r m?nga andra till?mpningar. Den str?mlinjeformade designen ?r ocks? ett resultat av dess skr?ddarsydda, utrymmessn?la teknik, vilket bidrar till minimerade leveranstider. F?r att inte tala om den l?ga totala ?gandekostnaden (TCO). Underh?llsbehovet har kunnat minimeras och antalet reservdelar minskas.?
Utmärkande för KR QUANTEC är dess hög flexibilitet och låga totala ägandekostnad (TCO).
Med en b?rlast p? 120 till 300 kg r?knas modellerna i KR QUANTEC-serien dessutom till den h?ga b?rlastklassen. Inom denna klass erbjuder de den bredaste b?rlast- och r?ckviddsportf?ljen p? marknaden. M?jligheten att uppgradera b?rlasten ute p? f?ltet, i kombination med Motion Modes som s?kerst?ller optimal processkvalitet, g?r dem till en lika vettig som s?ker investering f?r framtiden oavsett anv?ndningsomr?de.
Marknadsvolymen ?kar snabbt
Detta g?ller ?ven inom batteridemontering – s?rskilt med tanke p? den mycket snabba utveckling som elfordonsindustrin kommer att genomg? kommande ?r: Experter f?rv?ntar sig att den globala marknaden f?r elfordon kommer att ?ka fr?n n?stan 420 miljarder US-dollar (2022) till ?ver 770 miljarder US-dollar fram till 2028. Hur denna stora potential skulle kunna utnyttjas av fordonstillverkare (t.ex. med EV-?tervinning inhouse), batteritillverkare eller ?tervinningsf?retag n?r det g?ller batteri?tervinning har nu demonstrerats genom projektets testserie. Intresserade f?retag kan utf?ra ett genomf?rbarhetstest hos Fraunhofer IPA f?r att se om robotassisterad demontering kan anv?ndas p? deras produkter. Institutet arbetar ?ven med initial optimering av produkter f?r demontering.
Med sin stora flexibilitet är KR QUANTEC ett viktigt inslag i testanläggningen på Fraunhofer IPA.
KUKA:s samarbete med vetenskapsv?rlden har burit frukt?
Detta projekt var f?r ?vrigt ingen ny erfarenhet f?r n?gon av de inblandade: KUKA samarbetar sedan ?rtionden med forskningsinstitutet vid utveckling och testning av ny teknik. F?r cirka 20 ?r sedan utvecklade man gemensamt den f?rsta KUKA-renrumsroboten. Detta f?ljdes av ESD-certifieringar av dussintals KUKA-produkter och m?nga andra projekt.
Thomas Schmidberger från KUKA och Anwar Al Assadi, projektledare på Fraunhofer IPA, är mycket nöjda med det framgångsrika samarbetet.
Ett samspel mellan industri och vetenskap som med ”DeMoBat” ?terigen har burit frukt: ”Vi har h?r byggt Europas st?rsta testanl?ggning f?r demontering av batterier”, ber?ttar Anwar Al Assadi inte utan stolthet. ”Och vi har visat hur automationsl?sningar kan spela en avg?rande roll f?r att g?ra elektromobilitet ?nnu mer h?llbar.”
