Innovatieve methoden om elektromotoren te hergebruiken

Tot nu toe bestaat er geen duurzame strategie voor waardebehoud voor de revisie en recycling van elektrische motoren. In het Reassert-project streven het Fraunhofer Instituut en industriële partners verschillende concepten na voor het repareren, reviseren en hergebruiken van elektromotoren, evenals nieuwe ontwerpen voor de circulaire economie.

Er worden steeds meer elektrische auto’s verkocht, waardoor het aantal geproduceerde elektromotoren toeneemt. Aan het einde van hun levensduur worden deze elektromotoren geshredderd , in afzonderlijke materiaalfracties gesorteerd en omgesmolten. Via handmatige of geautomatiseerde recyclingmethoden worden vooral materialen zoals koper en aluminium teruggewonnen. Het gerecyclede materiaal, dat vaak vervuild is, kan echter niet langer worden gebruikt voor motortoepassingen en individuele componenten en samenstellingen worden vernietigd. Deze downcycling is kapitaalintensief en komt de intrinsieke waarde van de grondstoffen niet ten goede. Hoogwaardige strategieën voor waardebehoud, zoals hergebruik, reparatie, herfabricage en materiaalrecycling, zijn daarom te verkiezen.

Het Reassert-project zoekt naar innovatieve methoden voor het herfabriceren van elektromotoren en het hergebruiken ervan in voertuigen. Ze richten zich op de waardebehoudstrategieën van hergebruik, reparatie, herfabricage en recycling van grondstoffen.

‘We willen een gesloten systeem opzetten waarin waardevolle hulpbronnen worden hergebruikt om de afhankelijkheid van de import van grondstoffen te elimineren en de winning van grondstoffen te minimaliseren’, zegt Julian Große Erdmann, wetenschapper aan het Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA in Beiroet. De projectpartners definiëren hergebruik als het hergebruiken van de gehele motor voor secundair gebruik en reparatie als het vervangen van defecte componenten en samenstellingen. Bij ‘remanufacturing’ worden alle componenten gedemonteerd, gereinigd, gereviseerd en weer in elkaar gezet. ‘Met deze strategieën zijn er minder grondstoffen zoals zeldzame aardmetalen, koper en andere nodig, misschien alleen voor reserveonderdelen.’

Voor het recyclen van grondstoffen zijn de projectpartners van plan de motor te demonteren en de afzonderlijke materialen te sorteren voordat ze worden versnipperd. De projectpartners gebruiken referentiemotoren uit de personenautosector om te analyseren en te selecteren welke waardebehoudstrategieën in een bepaalde toepassing moeten worden gebruikt.

Het bouwen van een procesketen

Het project omvat het opzetten van een compleet proces, waarvan elke stap beschikt over een eigen demonstrator en testopstelling – van inkomende inspectie voor motorclassificatie tot demontage, demagnetisatie, reiniging, componentdiagnose en revisie, helemaal tot en met hermontage en end-of-line testen, waarbij de functionaliteit van de motor wordt beoordeeld.

‘Tijdens dit proces kan bijvoorbeeld een motorbehuizing met lichte slijtage worden geclassificeerd voor hergebruik en, indien nodig, opnieuw worden geconditioneerd met behulp van bewerkingsprocessen om de functionaliteit te garanderen. Afhankelijk van de gekozen strategie voor waardebehoud zijn er verschillende processtappen en ketens betrokken, waardoor de inspanning voor reconditionering kan variëren.’

Een voorbeeld van een van de uitdagingen hiervan is het demonteren en hergebruiken van de magnetische materialen van motoren. ‘Een rotor met permanente magneten is zelfs bij een handmatig demontageproces moeilijk in zijn componenten te demonteren vanwege de coating en binding van de magneten. Hier is het doel om niet-destructieve demontagemethoden te ontwikkelen.’

AI-besluitvormingstool

Een AI-tool die als onderdeel van het project is ontwikkeld, helpt bij het selecteren van de beste waardebehoudstrategie voor een bepaalde toepassing. Het heeft toegang tot de product- en procesgegevens van de elektromotor, die zijn opgeslagen in een digital twin.

De kennis die in het project wordt verzameld, is bedoeld om te worden gebruikt voor het ontwerp van nieuwe elektromotoren. Het doel is om een prototype motor voor de circulaire economie te ontwikkelen die eenvoudig te demonteren is en waarop de vier genoemde waardebehoudstrategieën moeiteloos kunnen worden toegepast.

Consoriumpartners

Het Reassert-project bestaat uit Schaeffler (consortiumleider), het Fraunhofer Instituut voor Manufacturing Engineering and Automation IPA, het Karlsruhe Institute of Technology, Bright Testing, iFakt en Riebesam. Het consortium wordt gefinancierd door het Duitse federale ministerie van Economische Zaken en Klimaat.