Technologie

Roboter recycelt Batterien

04.11.2021 - Roboterzelle soll alle Arbeitsschritte der Demontage ausführen und sich für sämtliche Batterietypen eignen.

Der Trend zum Elektro­antrieb schafft ein Recycling-Problem: Es fallen immer mehr Batterien an, die aufge­arbeitet werden müssen. Da ein Akku im Schnitt rund zehn Jahre hält, wird das Problem von Jahr zu Jahr drängender. Das Forschungs­projekt „Indus­trielle Demontage von Batterien“, kurz DeMoBat, koordiniert vom Fraunhofer-Institut für Produktions­technik und Auto­mati­sierung, soll eine univer­selle Lösung liefern, die sich für alle Arbeits­schritte und Batterie­typen eignet.

Die Bestandteile einer Batterie­zelle sollen sorten­rein demontiert und anschließend geprüft werden, ob sie noch gut genug sind für eine direkte Wieder­ver­wendung. So sollen dereinst Second-Life-Batterien aus genutzten Kompo­nenten entstehen. Wenn sich die gebrauchten Kompo­nenten dafür nicht mehr eignen, sollen wenigstens ihre chemischen Bestand­teile auf­be­reitet werden. Denn ausge­diente Batterien enthalten viele weiterhin nutzbare Rohstoffe wie Nickel, Kobalt, Mangan oder Lithium. Um an sie heran­zu­kommen, muss man das Bauteil zunächst ausein­ander­nehmen: Leitungen, Kabel, Stecker, Dichtungen, Schrauben, Batterie­zellen, elektro­nische Kompo­nenten, Halterungen – alles muss demontiert werden.

Lorenz Halt von der Abteilung Roboter- und Assistenz­systeme am Fraun­hofer-IPA ist für diesen Teil des Forschungs­projekts verant­wortlich. Die Heraus­forderung dabei: Kein Arbeiter, sondern ein Industrie­roboter soll die Arbeiten über­nehmen. Das ist umso schwieriger, als Auto­batterien nicht genormt sind. In verschiedenen Auto­marken, sogar in verschiedenen Modellen, stecken jeweils andere Strom­speicher. Deshalb muss das Demontage­system sehr flexibel sein.

Als Arbeitsplatte dient ein zwei mal drei Meter großer Tisch mit einem flexiblen Spann­system, das jeden Akku fest greifen kann. Dort öffnet der Roboter zunächst den Deckel, indem er die Schrauben aufdreht. Eine intel­li­gente Bild­ver­arbeitung weist ihm den Weg. Doch das funktioniert nicht immer, denn nach zehn Jahren bei Wind und Wetter ist manche Schraube korrodiert und lässt sich mit mehr lösen. Dank maschinellem Lernen erkennt der Roboter frühzeitig, ob er mit dem Schrauben­dreher ans Ziel kommt oder zur Fräse greifen muss.

„Er könnte natürlich auch sofort fräsen“, sagt Halt, „aber das ist nicht die optimale Strategie, weil dabei Metall­späne anfallen, die zu einem Kurz­schluss und letztlich zu einem Brand führen könnten.“ Auch für solche Fälle ist die Anlage gerüstet: Bricht ein Feuer aus, räumt ein Schieber sämtliche Teile, die auf dem Arbeits­tisch liegen, in ein Löschbad.

Wie bei den Schrauben steckt auch anderswo der Teufel im Detail. Halt und sein Team mussten zahl­reiche Probleme lösen und neue Werkzeuge entwickeln. So dient eine Art Dosen­öffner dazu, Dichtungen zu lösen. Und für das Heraus­heben der einzelnen Batterie­zellen, die verklebt sind, haben die beteiligten Fachleute eine Art Mini-Wagen­heber entwickelt. Einfalls­reichtum erfordert auch das Hantieren mit Kabeln und Steckern, die sich nur schwer greifen lassen.

Das Forschungsprojekt DeMoBat, das insgesamt drei Jahre läuft, hat gerade Halbzeit. Die Zwischen­bilanz ist viel­ver­sprechend: Schon diesen Herbst soll ein erster Demonstrator zu sehen sein. „Künftig möchten wir auch Lösungen entwickeln, die es ermöglichen die zurück­ge­wonnen und noch intakten Bestand­teile einer Batterie für einen weiteren Lebens­zyklus aufzu­bereiten und wieder zu einem neuen System zusammen­zu­führen“, kündigt Projekt­leiter Max Weeber an.

Fh.-IPA / RK

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