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Bundesministerium für Bildung und Forschung

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 521: Zukunft von Arbeit und Wertschöpfung; Industrie 4.0

Referat 521: Zukunft von Arbeit und Wertschöpfung; Industrie 4.0

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt Referat 521: Zukunft von Arbeit und Wertschöpfung; Industrie 4.0

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt

Demontagekonzepte für lösbare und nicht lösbare Verbindungen in automobilen Batterien zur Erhöhung der Kreislauffähigkeit

Das Projekt EKODA basiert auf einer Fördermaßnahme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und adressiert in erster Linie die Mobilitätsindustrie. Ausgangspunkt ist neben dem Kampf gegen den Klimawandel die aktuelle Situation der Industrie, die durch Verknappung der Ressourcen, Verteuerung von Rohstoffen, unterbrochene Lieferketten, steigende Energiepreise und die nach wie vor ungelöste Entsorgungsproblematik gekennzeichnet ist. Dementsprechend besteht das Ziel darin, eine »nachhaltige Mobilität durch kreislauffähige Wertschöpfung« zu schaffen. Erreicht werden soll dies, indem gebrauchte, obsolete oder defekte Komponenten als Ressource begriffen und nach Bewertung und Prüfung passgenau einer Wieder- bzw. Weiterverwendung zugeführt werden. Das Entsorgen und Recyceln der Stoffe und Materialien wird ausdrücklich nicht angestrebt.
Zentraler Bestandteil des Gesamtkonzepts ist neben dem Bewertungssystem eine weitgehend automatisierte und effiziente Demontage der Produkte, die sich bereits an einer möglichen Weiter- und Wiederverwendung in passenden Szenarien orientiert. Daneben werden auch Möglichkeiten, wie sich die demontierten und aufbereiteten Bauteile kreislauforientierten Lieferketten zuführen lassen, untersucht.

Ein wesentliches Element des Projekts EKODA ist die Erstellung eines dynamischen Bewertungssystems, das die Eignung der Bauteile zur Wiederverwendung anhand von technologischen, ökonomischen und ökologischen Kennwerten bewertet. Zusätzlich können weitere »weiche« Faktoren wie politische und ethische Aspekte berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird für jedes Bauteil seine Restlebensdauer bestimmt und über das globale Bewertungsmonitoring entschieden, ob es direkt wiederverwendet, aufgearbeitet oder umgearbeitet wird (R-Strategie). Des Weiteren wird eine Demontageprozesskette ausgegeben, die beschreibt, wie und bis zu welcher Tiefe das Bauteil für die bestimmte R-Strategie idealerweise demontiert wird.
Durch Verwendung dieses Systems können Unternehmen ihre Entscheidungen auf einer breiten Basis von Faktoren treffen. Dadurch werden die Kreisläufe von Automobilkomponenten geschlossen und zur Schonung der Umwelt beigetragen. Die Komponenten des PKWs können sowohl in einem weiteren PKW eingesetzt werden oder auch in Anwendungen außerhalb Verwendung finden. Das System soll langfristig als eine Art Marktplatz agieren. Durch das dynamische Bewertungssystem finden dann sowohl Anbieter von Altteilen als auch Nachfrager von aufgearbeiteten Bauteilen zusammen und es findet eine Art matchmaking für die angegebenen Anforderungen statt.
Parallel dazu werden Gestaltungsrichtlinien für Design for Recycling und Design for Remanufacturing in zukünftigen Fahrzeuggenerationen erstellt. Darüber hinaus wird die Ablaufverbesserung der Herstellung unterschiedlicher Komponenten angestrebt, um die Nachhaltigkeit der Produkte schon in der Entstehungsphase zu erhöhen. Diese Maßnahmen tragen zu einer ganzheitlichen methodischen Betrachtung der Produkte vom Entstehungs- bis zum Verwertungszeitpunkt bei.
Um die entwickelten Methoden und Technologien zu demonstrieren, werden während der Projektlaufzeit zwei Anwendungsfälle gemeinsam durch die Partner getestet. Im ersten Anwendungsfall wird ein typisches Hochspannungs-Batteriespeichersystem aus einem PKW demontiert. Der zweite Anwendungsfall befasst sich mit der Wiederverwertung von metallischen PKW-Komponenten. Dabei wird ein Blechbauteil aus der Karosserie und ein massives Bauteil aus den Antriebskomponenten betrachtet. Schlussendlich wird die gesamte Prozesskette dargestellt. Ziel ist es, die adaptiven, teilautomatisierten und KI-gestützten Demontageanwendungen mitsamt aller Teilschritte in einer Demontagezelle zu validieren.
Die Digitalisierung spielt im Förderprojekt EKODA eine zentrale Rolle. Mithilfe der Use Cases werden Digitale Zwillinge der Produkte und Anlagen erstellt, die zur Durchführbarkeit der Aufarbeitungsrouten dienen. Gleichzeitig wird so die Optimierung der Transportketten und Prozessrouten ermöglicht. Aus diesen Ergebnissen soll schließlich ein Wiederverwendungskonzept in Form eines Systembaukastens abgeleitet werden. 
Besonders kleinen und mittleren Unternehmen sollen die Projektergebnisse zugutekommen, um deren Handlungsspielraum zur Kreislauffähigkeit zu erweitern.