Reparieren (repair), Überholen (refurbish), Wiederaufbereiten (remanufacture) und Recyclen sind zentrale Prinzipien der Kreislaufwirtschaft, um Ressourcen zu schonen. Doch in der Praxis scheitern solche Ansätze oft an hohen Kosten, insbesondere, wenn die Rückgewinnung von Materialien aus komplexen Produkten aufwendig ist. Das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geförderte Projekt ZIRKEL zeigt am Beispiel von Elektromotoren und Hochvoltspeichern aus Elektrofahrzeugen, wie automatisierte Demontageprozesse und ein kreislaufgerechtes Produktdesign die Wiederverwertung wirtschaftlich machen können.
Elektromotoren enthalten wertvolle Materialien wie Kupfer, Aluminium und Seltene Erden wie Neodym, deren Rückgewinnung aufgrund von Ressourcenknappheit und geopolitischen Abhängigkeiten immer wichtiger wird. Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), Teil des ZIRKEL-Konsortiums, entwickelte einen robotergestützten Demonstrator, der Schraubverbindungen auch bei verschmutzten oder abgenutzten Komponenten automatisch löst. Mithilfe von Bildverarbeitung und KI-Algorithmen erkennt ein Portalroboter die Position und den Zustand der Schrauben, was die Demontage effizienter macht.
Durch einen mehrstufigen Demontageworkshop mit Elektromotoren aus dem Volkswagen-Konzern entstand eine detaillierte Demontageanleitung, die die Basis für automatisierte Prozesse bildet. Die Erkenntnisse führten zu Designempfehlungen, etwa zur Vereinheitlichung von Schraubverbindungen und besserer Zugänglichkeit. Besonders die Rückgewinnung von Neodym-Magneten aus Rotoren stand im Fokus. Hier wurden Verfahren wie die mechanische Entnahme oder der Ausbau mit hydraulischen Pressen erprobt, um die Magnete möglichst unbeschädigt wiederzuverwenden.
Die entwickelten Prozesse, von der CAD-gestützten Demontageplanung bis zur Wiederaufbereitung von Magnetmaterialien, reduzieren Rüstzeiten durch adaptive Technologien. Eine Grobausrichtung erkennt Bauteile, während eine Feinausrichtung trainierte Schraubköpfe identifiziert, sodass die Demontage bauteilunabhängig erfolgen kann. Standard-Stereokameras machen die Lösung kostengünstig. Die Studie zeigt, dass ein Design for Recycling essenziell ist, um Kreisläufe technologisch und wirtschaftlich zu schließen, und legt den Grundstein für nachhaltigere Elektromobilität.
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