Automatisierte Demontage von Traktionsmotoren der E-Mobilität

Im Hinblick auf die industrielle Anwendung der Demontage von E-Antriebsaggregaten bestehen trotz technischer Fortschritte vielfältige Fragestellungen hinsichtlich der Optimierung in wirtschaftlicher, aber auch ökologischer Hinsicht. So könnten sich einzelne Demontageschritte am Ende des Gesamtprozesses als sehr aufwendig erweisen oder besonders werthaltige Materialien und Bauteile bereits früh im Prozess geborgen werden. Dadurch wäre eine vollständige Demontage am Ende der Nutzungsphase von Produkten nicht zwangsläufig die optimale Lösung. Aus solchen Überlegungen heraus ergab sich die zentrale Fragestellung des Projekts: Welche Demontagetiefe sollte die industrielle (automatisierte) Demontage elektrischer Traktionsmotoren erreichen, wenn a) der maximale ökologische Vorteil oder b) die maximale Wirtschaftlichkeit das erwünschte Ziel darstellt? 

Seitens der Mitgliedsunternehmen des FAT-Arbeitskreises 17 „Leichtbau“ wurden den Forschenden zwei unterschiedliche Antriebsaggregattypen zur Verfügung gestellt. Diese wurden manuell demontiert und dabei sämtliche Demontageschritte im Hinblick auf die Automatisierung im Rahmen einer industriellen Demontage bewertet. Die Erkenntnisse waren der Ausgangpunkt für die Ausarbeitung allgemein auf Traktionsmotoren anzuwendender Design-for-Re-X-Ansätze (Reuse, Refurbishment, Remanufacturing, Recovery of Parts, Recycling of Materials).

Beispiele für ein demontagefreundliches Design sind vereinheitlichte Schraubenköpfe, die durch eine Reduktion der Werkzeugwechsel den Gesamtprozess verschlanken, ein auf Roboterhandling ausgerichtetes Design mit entsprechenden Greifflächen, elektrische Stecker mit automatisiert lösbarer Entriegelungssicherung sowie das Vermeiden von Press- und Klebeverbindungen. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit ist insbesondere auf eine einfache Entnahme der werthaltigen Komponenten früh im Demontageprozess zu achten. 

Für die Bestimmung der optimalen Demontagetiefe von Traktionsmotoren ist eine Fülle von Informationen zu berücksichtigen, die Kenntnisse aus sämtlichen Phasen des Produktlebenszyklus umfasst von der Produktion über die Nutzung bis hin zur Rückgewinnung von Bauteilen und Materialien.

Im Projekt wurde zu diesem Zweck eine Berechnungslogik für eine lineare Demontagesequenz entwickelt und in Form eines Excelbasierten Tools anwenderfreundlich umgesetzt.
Nach Eingabe detaillierter Daten zu den Demontageschritten sämtlicher im Produkt enthaltener Bauteile liefert das Tool im Ergebnis eine Entscheidungsunterstützung. Der Anwender kann zur Ermittlung der optimalen Demontagetiefe die ökologische und ökonomische Gewichtung flexibel an seine Zielstellung anpassen.

Im Ergebnis trägt das Projekt zur Gestaltung der Circular Economy im Zukunftsmarkt Elektromobilität bei, indem es Wertschöpfungsoptionen im End-of-Life von Fahrzeugkomponenten quantifizierbar macht und den Herstellern konstruktive Hinweise für ein nachhaltiges Design-for-Re-X liefert. Der vollständige Abschlussbericht wurde in der FAT-Schriftenreihe 376 veröffentlicht.