2 ژانویه 2024 – توسط Joerg-Dieter Walz, Fraunhofer-Gesellschaft
هدف پروژه REASSERT توسعه یک موتور الکتریکی اولیه برای اقتصاد دایره ای است. اعتبار: Schaeffler
تعداد فزاینده ای از خودروهای الکتریکی در حال فروش هستند که در نتیجه باعث افزایش تعداد موتورهای الکتریکی تولید شده می شود. این موتورهای الکتریکی در پایان عمر مفید خود خرد شده و سپس بازیافت می شوند. تک تک اجزا و مجموعه ها را نمی توان دوباره استفاده کرد. تاکنون، فقدان استراتژی‌های حفظ ارزش پایدار برای تولید مجدد و بازیافت موتورهای الکتریکی به عنوان بخشی از اقتصاد دایره ای مدرن وجود داشته است.
در پروژه REASSERT، محققان موسسه Fraunhofer برای مهندسی ساخت و اتوماسیون IPA در کنار شرکای صنعتی برای پیگیری مفاهیم مختلف برای تعمیر، ساخت مجدد و استفاده مجدد موتورهای الکتریکی و همچنین طرح‌های جدید برای اقتصاد دایره‌ای کار می‌کنند.
برقی شدن پیشرانه به طور مداوم در حال پیشرفت است. موتورهای الکتریکی مورد استفاده حاوی مواد خام با ارزشی مانند مس و همچنین فلزات خاکی کمیاب مانند نئودیمیم هستند، جایی که کشور چین شبه انحصار آن را دارد و با روش‌های بازیافت فعلی قابل بازیابی نیست. از این رو، گسترش فاز استفاده از موتورها اهمیت فزاینده ای دارد. علاوه بر این، مواد خام مورد استفاده در مقایسه با موتورهای احتراقی، ردپای کربن بیشتری دارند. به همین دلیل، گسترش فاز استفاده از این موتورها بسیار مهم است.
جولیان گروس اردمان، دانشمند مؤسسه مهندسی ساخت و اتوماسیون IPA فراونهوفر در بایروث، می گوید: «استراتژی های مبتکرانه حفظ ارزش، پتانسیل قابل توجهی را برای کاهش انتشار از نظر پایداری ارائه می دهند. به عنوان بخشی از پروژه REASSERT، محققان با Schaeffler (رهبر کنسرسیوم)، موسسه فناوری کارلسروهه، BRIGHT Testing GmbH، iFAKT GmbH و Riebesam GmbH & Co. KG برای توسعه روش‌های نوآورانه برای تولید مجدد موتورهای الکتریکی و استفاده مجدد از آنها در وسایل نقلیه همکاری می‌کنند.
آنها بر استراتژی های حفظ ارزش استفاده مجدد، تعمیر، ساخت مجدد و بازیافت مواد خام تمرکز می کنند. اینها عناصر کلیدی برای اقتصاد دایره ای هستند که امکان کاهش مصرف منابع طبیعی و به حداقل رساندن ضایعات را فراهم می کند.
کاهش اثرات زیست محیطی
در حال حاضر، بازیافت مواد خام استراتژی حفظ ارزش است. از طریق روش های بازیافت دستی یا خودکار، موادی مانند مس و آلومینیوم به طور خاص بازیافت می شوند. برای این منظور موتورهای الکتریکی جدا می شوند، جدا سازی می شوند، به بخش های جداگانه تقسیم می شوند و ذوب می شوند. با این حال، مواد بازیافتی، که اغلب آلوده هستند، دیگر نمی توانند برای کاربردهای موتوری استفاده شوند و اجزاء و مجموعه های جداگانه از بین می روند. بنابراین، بازیافت مواد خام تنها باید به عنوان آخرین راه حل برای بازیافت انتخاب شود و با استراتژی های حفظ ارزش با کیفیت بالا مانند استفاده مجدد، تعمیر، ساخت مجدد و بازیافت مواد جایگزین شود.
Große Erdmann توضیح می‌دهد: «ما می‌خواهیم یک سیستم حلقه بسته ایجاد کنیم که در آن از منابع ارزشمند برای حذف وابستگی به واردات مواد خام و به حداقل رساندن استخراج مواد خام استفاده مجدد شود». شرکای پروژه استفاده مجدد را به عنوان استفاده مجدد از کل موتور برای استفاده ثانویه و تعمیر به عنوان جایگزینی قطعات و مجموعه های معیوب تعریف می کنند. در “تولید مجدد”، تمام اجزاء جدا شده، تمیز می شوند، بازسازی می شوند و دوباره مونتاژ می شوند.
محقق توضیح می‌دهد: «با این استراتژی‌ها، مواد خام کمتری مانند خاک‌های کمیاب، مس و موارد دیگر مورد نیاز است، شاید فقط برای قطعات یدکی». برای بازیافت مواد خام، شرکای پروژه قصد دارند موتور را جدا کرده و مواد جداگانه را قبل از خرد کردن مرتب کنند. شرکای پروژه از موتورهای مرجع از بخش خودروهای سواری برای تجزیه و تحلیل و انتخاب استراتژی‌های حفظ ارزش در یک برنامه خاص استفاده می‌کنند.
ایجاد یک زنجیره فرآیند از بازرسی ورودی تا آزمایش نهایی
این پروژه شامل ایجاد یک فرآیند کامل است که هر مرحله از نمایشگر و دستگاه آزمایشی خاص خود را دارد – از بازرسی ورودی برای طبقه‌بندی موتور گرفته تا جداسازی، مغناطیس‌زدایی، تمیز کردن، تشخیص قطعات و ساخت مجدد، از تمام راه‌ها تا مونتاژ مجدد و پایان خط. آزمایش، که در آن عملکرد موتور ارزیابی می شود.
به عنوان مثال، در طول این فرآیند، یک محفظه موتور با فرسودگی جزئی ممکن است برای استفاده مجدد طبقه‌بندی شود و در صورت لزوم، با استفاده از فرآیندهای ماشینکاری برای اطمینان از عملکرد، بازسازی شود. بسته به استراتژی حفظ ارزش انتخابی، مراحل و زنجیره‌های فرآیند متفاوتی درگیر می‌شود، بنابراین این مهندس توضیح می دهد که تلاش برای بازسازی ممکن است متفاوت باشد.
نمونه ای از یکی از چالش های این امر جداسازی و استفاده مجدد از مواد مغناطیسی موتورها است. “روتور با آهنرباهای دائمی به سختی به اجزای خود جدا می شود، حتی در فرآیند جداسازی دستی به دلیل پوشش و اتصال آهنرباها. در اینجا، هدف ایجاد غیرقابلیت است.
روش های جداسازی ساختاری.
ابزار تصمیم گیری هوش مصنوعی به انتخاب استراتژی حفظ ارزش کمک می کند.
یک ابزار هوش مصنوعی توسعه یافته به عنوان بخشی از پروژه به انتخاب بهترین استراتژی حفظ ارزش برای یک برنامه خاص کمک می کند. به اطلاعات محصول و فرآیند موتور الکتریکی دسترسی دارد که در یک دوقلو ی دیجیتال ذخیره شده است.
دانش جمع آوری شده در این پروژه برای طراحی موتورهای الکتریکی جدید در نظر گرفته شده است. هدف توسعه یک موتور نمونه اولیه برای اقتصاد دایره‌ای است که بتوان به راحتی آن را جدا کرد و چهار استراتژی حفظ ارزش ذکر شده را بدون زحمت بر روی آن اعمال کرد.
