Fraunhofer testet Demontage ausgedienter Elektroautobatterien mit Robotern

Ein Kuka-Roboter zerlegt alte Elektroautobatterien, um Komponenten wiederverwerten zu können. Es gilt, dabei einige Probleme zu umschiffen.

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) testet im Forschungsprojekt DeMoBat, wie alte Elektroautobatterien und Elektromotorenmithilfe von Robotern automatisch demontiert werden können. Das Forschungsprojekt selbst ist unter anderem darauf angelegt, zu untersuchen, wie Batteriesysteme von Elektroautos so wiederaufbereitet werden können, dass es sich wirtschaftlich lohnt.

Derzeit werden alte Batteriemodule von Elektroautos häufig geschreddert. Um eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft zu erreichen, sollen sie wiederaufbereitet werden. Das setzt voraus, dass die allen Elektroautobatterien demontiert werden. Das sortenreine Zerlegen in alle Bestandteile ist die Voraussetzung dafür, dass Komponenten wiederverwendet werden können.

Die Demontage der Batterien von Hand ist dabei sehr aufwendig. Dazu werden spezialisierte und zeitintensiv ausgebildete Fachkräfte benötigt, die mit Hochvolttechnik umgehen können. Zudem ist die Arbeit wegen der hohen Spannungen und den gefährlichen Gasen gesundheitsschädlich. Hinzu kommt, dass die Demontage von Hand lange dauert und hohe Kosten verursacht, was die Wiederaufbereitung wenig lohnend macht.

Die Forscher des Fraunhofer IPA haben deshalb eine Versuchsanlage aufgebaut – die größte in Europa, wie es heißt, um den Demontagevorgang weitgehend mit Robotern zu automatisieren. Acht Techniken haben die Wissenschaftler zur Demonstration und Erprobung aufgebaut.

Automatisches Zerlegen einer Batterie

Darunter befindet sich auch ein Roboter des Robotik-Unternehmens Kuka. Der sechs-achsige Industrieroboterarm KR Quantec kann rund 270 kg stemmen, wird bei der Demontage jedoch für feinere, aber drehmomentlastige Arbeiten eingesetzt. Er löst etwa Schrauben, öffnet Dichtungsfugen und trennt Kabel ab.

Das Problem bei der Batteriedemontage ist jedoch, dass es eine Vielzahl unterschiedlicher Aufbauvarianten bei den Batterien gibt, die nicht nur von Hersteller zu Hersteller variieren, sondern auch Hersteller-intern. Der Roboter muss sich also auf diese unterschiedlichen Varianten einstellen können. Dafür sorgt die vom Fraunhofer IPA entwickelte Software Pitasc. Über Bildverarbeitungssysteme erkennt der Roboter das jeweilige Batteriemodell und kann daraus die einzelnen Komponenten ableiten. Per Bildverarbeitung erkennt er auch selbstständig etwa die Position von Schrauben, muss also nicht extra für jeden Demontageschritt angelernt werden. Nach jedem Demontageschritt überprüft der Kuka-Roboter mit 3D-Kameras und Sensoren den Stand.

Aber der Kuka-Roboter und die Wissenschaftler haben noch mit weiteren Widrigkeiten zu kämpfen. Die Batterien würden ständig weiterentwickelt, ihr Aufbau dadurch verändert. Und sie sind sehr kompakt aufgebaut, um sie in Fahrzeugen platzsparend unterbringen zu können. Zunehmend wird auf Verschraubungen zugunsten von Verklebungen verzichtet. Verklebungen lassen sich aber schlechter mit einem Roboter lösen als Verschraubungen. Das Fraunhofer IPA gibt an, dafür aber Wege gefunden zu haben, auch um mit der variierenden Lage von Kabeln in den Batterien umgehen zu können.