Cada vez se venden más coches eléctricos y, en consecuencia, aumenta la cantidad de motores eléctricos producidos. Al final de su vida útil, estos motores eléctricos son triturados y luego reciclados. Los componentes y conjuntos individuales no se pueden reutilizar. Hasta ahora, ha habido una falta de estrategias sostenibles de retención de valor para la remanufactura y el reciclaje de motores eléctricos como parte de una economía circular moderna.
En el proyecto REASSERT, investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación y Automatización (IPA) están trabajando junto con socios de la industria para desarrollar diversos conceptos para reparar, remanufacturar y reutilizar motores eléctricos , así como nuevos diseños para la economía circular.
La electrificación del sistema de propulsión avanza continuamente. Los motores eléctricos utilizados contienen materias primas valiosas como el cobre, así como metales de tierras raras como el neodimio, donde China tiene un cuasi monopolio y que no pueden recuperarse con los métodos de reciclaje actuales . De ahí que cada vez sea más importante ampliar la fase de uso de los motores. Además, las materias primas utilizadas tienen una mayor huella de carbono en comparación con un motor de combustión. Por ello, es fundamental prolongar la fase de uso de estos motores.
«Las estrategias innovadoras de retención de valor ofrecen un potencial significativo para la reducción de emisiones en términos de sostenibilidad», afirma Julian Große Erdmann, científico del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación y Automatización IPA en Bayreuth. En el marco del proyecto REASSERT, los investigadores colaboran con Schaeffler (líder del consorcio), el Instituto Tecnológico de Karlsruhe, BRIGHT Testing GmbH, iFAKT GmbH y Riebesam GmbH & Co. KG para desarrollar métodos innovadores para remanufacturar motores eléctricos y reutilizarlos en vehículos.
Se centran en las estrategias de retención de valor de reutilización, reparación, remanufactura y reciclaje de materias primas. Estos son elementos clave para una economía circular, que permiten la reducción del consumo de recursos naturales y la minimización de los residuos.
Reducir el impacto ambiental
En la actualidad, el reciclaje de materias primas es la estrategia establecida de retención de valor. Mediante métodos de reciclaje manuales o automatizados se recuperan materiales como el cobre y el aluminio en particular. Para ello, los motores de tracción eléctricos se desmontan, se trituran, se clasifican en fracciones de material individuales y se funden. Sin embargo, el material reciclado , que a menudo está contaminado, ya no se puede utilizar para aplicaciones de motores y los componentes y conjuntos individuales se destruyen. Por lo tanto, el reciclaje de materias primas sólo debe elegirse como último recurso para el reciclaje y reemplazarse por estrategias de preservación del valor de alta calidad, como la reutilización, la reparación, la remanufactura y el reciclaje de materiales.
«Queremos establecer un sistema cerrado en el que se reutilicen recursos valiosos para eliminar la dependencia de las importaciones de materias primas y minimizar la extracción de materias primas», explica Große Erdmann. Los socios del proyecto definen la reutilización como la reutilización de todo el motor para un uso secundario y la reparación como la sustitución de componentes y conjuntos defectuosos. En la «remanufactura», todos los componentes se desmontan, limpian, reacondicionan y vuelven a montar.
«Con estas estrategias se necesitan menos materias primas como tierras raras, cobre y otras, quizá sólo para repuestos «, detalla el investigador. Para el reciclaje de materias primas, los socios del proyecto planean desmontar el motor y clasificar los materiales individuales antes de triturarlos. Los socios del proyecto utilizan motores de referencia del sector de los turismos para analizar y seleccionar qué estrategias de retención de valor deberían utilizarse en una aplicación determinada.
Construyendo una cadena de proceso desde la inspección entrante hasta las pruebas de final de línea
El proyecto implica establecer un proceso completo, cada paso del cual cuenta con su propio demostrador y banco de pruebas, desde la inspección de entrada para la clasificación del motor hasta el desmontaje, la desmagnetización, la limpieza, el diagnóstico de componentes y la remanufactura, hasta el reensamblaje y el final de línea. pruebas, donde se evalúa la funcionalidad del motor.
«Por ejemplo, durante este proceso, la carcasa de un motor con un desgaste menor podría clasificarse para su reutilización y, si es necesario, reacondicionarse mediante procesos de mecanizado para garantizar su funcionalidad. Dependiendo de la estrategia de preservación de valor elegida, intervienen diferentes pasos y cadenas del proceso, por lo que el El esfuerzo de reacondicionamiento puede variar», explica el ingeniero.
Un ejemplo de uno de los desafíos sería desmontar y reutilizar los materiales magnéticos de los motores. «Un rotor con imanes permanentes es difícil de desmontar en sus componentes, incluso en un proceso de desmontaje manual, debido al recubrimiento y la unión de los imanes. En este caso, el objetivo es establecer métodos de desmontaje no destructivos».
La herramienta de toma de decisiones de IA ayuda a seleccionar una estrategia de retención de valor
Una herramienta de inteligencia artificial desarrollada como parte del proyecto ayuda a seleccionar la mejor estrategia de retención de valor para una aplicación determinada. Tiene acceso a los datos de producto y proceso del motor eléctrico, que se guardan en un gemelo digital.
Los conocimientos adquiridos en el proyecto se utilizarán para el diseño de nuevos motores eléctricos. El objetivo es desarrollar un prototipo de motor para la economía circular que pueda desmontarse fácilmente y al que se puedan aplicar sin esfuerzo las cuatro estrategias de preservación de valor mencionadas.
Fuente: techxplore.com