Recycling: Fraunhofer will Elektroschrottdemontage mit Robotern revolutionieren
Das Fraunhofer IFF will mehr Elektroschrott wiederverwerten. Dafür hat das Institut ein Demontagesystem aus KI-gesteuerten Robotern erdacht.
Ein Roboter entfernt ein Motherboard aus einem Gehäuse.
(Bild: Fraunhofer IFF)
Das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) entwickelt im Projekt "Intelligente Demontage von Elektronik für Remanufacturing und Recycling" (iDEAR) Methoden, wie Elektroschrott mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) und Robotern automatisiert zerstörungsfrei demontiert werden kann, um darin enthaltene Rohstoffe wiederzuverwenden. Dabei sollen sich alle Arten von Geräten erkennen und zerlegen lassen.
Technik hat oft nur eine kurze Lebensdauer. Dann werden die Geräte weggeworfen und neue angeschafft. Für die Herstellung sind viele Rohstoffe notwendig, die aber nicht unendlich viel zur Verfügung stehen. Zugleich wächst der Elektroschrott immer weiter an. Bis zum Jahr 2030 soll die weltweite Produktion von Elektroschrott laut älterer Schätzung jährlich auf 74 Millionen Tonnen ansteigen. Etwa 80 Prozent des Elektroschrotts landen dabei auf Mülldeponien oder werden der Müllverbrennung zugeführt. Nur ein kleiner Anteil davon kann mit hohem Aufwand und entsprechenden Kosten demontiert und wiederverwendet werden.
(Bild: Fraunhofer IFF)
Das IFF hat nun mehrere Demonstratoren entwickelt, die die gesamte Prozesskette einer Elektroschrottdemontage abbilden. Zunächst identifizieren eine KI-basierte 3D-Kamera und ein optisches Sensorsystem die eingehenden Elektrogeräte über ihre Produktlabel. Zusätzlich erfassen die Systeme die Lage von Bauteilen und bewerten deren Zustand, um sie etwa weiterverwenden zu können. Zur Demontage werden die Verbindungselemente zur Demontage bewertet, etwa ob eine Schraube festgerostet ist oder schwer aufzulösende Klebestellen bestehen. Auch werden etwaige Beschädigungen an den Verbindungselementen erfasst.
Eine mit Machine Learning trainierte KI analysiert die erfassten Bild-, Sensor- und Spektraldaten und erkennt darüber die unterschiedlichen Materialien der Geräte. Sämtliche erfasste Daten werden dann in einen digitalen Zwilling überführt, anhand dessen sich auch überprüfen lässt, ob bereits ein ähnliches Gerät demontiert worden ist.
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Zerstörungsfreie Demontage durch Roboter
Eine Software legt dann die Demontagesequenzen fest. Dabei spielt eine Rolle, ob nur hochwertige Komponenten gewonnen werden sollen oder ob eine vollständige Demontage erfolgen soll. Es kann allerdings auch sein, dass ein zerstörungsfreier Demontageprozess aufgrund des Zustands der Verbindungselemente nicht möglich ist. Alle Informationen gehen an ein Robotersystem, das die passenden Demontageanweisungen durchführt. Die Roboter schneiden etwa Kabel durch, schrauben Komponenten ab oder brechen sie heraus. Während dieses Prozesses erfolgen immer wieder Korrekturen, die intelligente optische Systeme auslösen.
Das IFF arbeitet nun daran, die jeweiligen Demonstratoren für die einzelnen Arbeitsschritte miteinander zu verbinden, um einen automatischen Demontageprozess in einem einzelnen Demonstrator abbilden zu können. Das Ziel ist es, möglichst viele Rohstoffe aus Altgeräten wiederzuverwenden. Das reduziert die Umweltbelastung und stellt den Zugang zu wertvollen Rohstoffen für neue Produkte sicher.
(olb)
