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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.

Wissenschaftskommunikation

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Bundesministerium für Bildung und Forschung

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

Automatisierte Prozessketten für die Materialrückführung von Batteriesystemen und Elektromotoren

Das Projekt ZIRKEL strebt die automatisierte, wirtschaftlichere und produktivere Demontage von Traktionsbatteriesystemen und Elektromotoren an. Dazu sollen produktionstechnische Strategien für die Kreislaufwirtschaft entwickelt werden. Das beinhaltet die automatisierte Zerlegung der Komponenten mittels KI-Algorithmen und Computervision.
Zur Erreichung dieser Ziele soll jede Stufe des Produktlebenszyklus berücksichtigt werden, um die Rohstoffe langfristig und ohne Qualitätseinbußen im System zu halten. Damit sind die einzelnen Baugruppen, die daraus bestehenden Einzelteile und verwendeten Ressourcen gemeint.
Um die verwendeten Ressourcen wieder in einen Kreislauf zu bringen, werden die Einzelteile recycelt. Das Recyceln von Einzelteilen aus einem einzigen Werkstoff bereitet keine Schwierigkeiten, jedoch werden häufig Einzelteile aus Verbundwerkstoffen eingesetzt. Oftmals lohnt sich der Aufwand zur Zerlegung und Trennung der unterschiedlichen Materialien nicht. Aus diesem Grund nimmt man Verunreinigungen (bspw. bei Metallen) oder gar das Entziehen der Rohstoffe aus dem Kreislauf (bspw. bei Kunststoffen) in Kauf.
Herausforderungen bei der zirkulären Produktion von hochintegrierten Komponenten aus dem Bereich der Elektromobilität bestehen in der hohen Variantenvielfalt, was der fehlenden Standardisierung zugrunde liegt, sowie unterschiedlichsten Fügeverfahren. Aufgrund dessen wird die Demontage zu großen Teilen manuell ausgeführt. An dieser Stelle setzte das EU-Förderprojekt ZIRKEL an, das die automatisierte Demontage von Traktionsbatteriesystemen und Elektromotoren anstrebt.

Abhängig vom Bauteilzustand werden unterschiedliche Verwertungsrouten vorgeschlagen:

- Verschiedene Prozesse für Demontage, materialselektive Zerteilung, Sortierung
- Rückführung von demontierten Komponenten (Wiedereinsatz, Umnutzung, Instandhaltung, Refabrikation und Wiederverwertung von Einzelteile oder Baugruppen)
- Rückführung von recycelte Materialien in den Produktionskreislauf
- Handlungsempfehlungen für die recyclinggerechte Konstruktion

Die Schwerpunkte des Projekts liegen auf der Eingangskontrolle, der Prozessentwicklung sowie der Erstellung von Richtlinien und Methoden. Dadurch werden verkürzte Produktentwicklungszyklen, innovative Produktionsprozesse und durchgängige Recyclingstrategien erreicht, mit deren Hilfe sich die Materialkreisläufe schließen lassen. Das Fraunhofer IWU ist maßgeblich an der Entwicklung und Optimierung des Demontageprozesses für Elektromotoren beteiligt. Dafür wurden bereits erste Versuche durchgeführt. Der Remanufacturingprozess soll gemeinsam mit dem Demontageprozess und der recyclinggerechten Konstruktion betrachtet werden. Dadurch können optimale Parameter z. B. hinsichtlich Demontagetiefe und -reihenfolge ermittelt werden. Durch die Betrachtung des Gesamtmotors auf Automatisierungsmöglichkeiten der Demontageprozesse wird ein Beitrag hin zur Kreislaufwirtschaft in der Elektromobilität geleistet.

Zirkuläre Produktion für hochintegrierte Komponenten der Elektromobilität

Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig

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Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

Technische Universität Braunschweig

Stabsstelle Presse und Kommunikation

Herr Prof. Dr. Christoph Herrmann

Prof. Dr.

Technische Universität Braunschweig Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Öffentlichkeitsarbeit

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Herr Dr. Thomas Hipke

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Arbeitseinheit PFT_DD

Projektträger Karlsruhe Arbeitseinheit PFT_DD

Projektträger Karlsruhe

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Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST

Laufzeit	01.10.2021 - 31.03.2025
Ausführende Stelle	FhG • IWU
Standort	Chemnitz
Fördersumme	878.381,00 €
Projektvolumen	878.381,00 €
Fördergeber	BMFTR

Projekt

ZIRKEL

Zirkuläre Produktion für hochintegrierte Komponenten der Elektromobilität

Projektbetreuung als

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.

Förderung

Dieses Projekt ist Teil des Verbundprojekts

ZIRKEL

Teilprojektleitung

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Teilprojektleiter*in

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Verbundprojektkoordination

Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

Verbundprojektkoordinator*in

Pressekontakt

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