Een tweede leven voor elektromotoren

De verkoop van elektrische auto’s neemt toe. Daardoor stijgt ook de hoeveelheid geproduceerde elektromotoren. Aan het einde van hun levensduur worden deze elektromotoren versnipperd en vervolgens gerecycled. Hergebruik en assemblage van de afzonderlijke onderdelen is niet mogelijk. Duurzame strategieën om elektromotoren op te knappen en te recyclen als onderdeel van een moderne circulaire economie ontbraken tot dusver. Daar komt nu verandering in.

In het REASSERT-project werken onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA samen met partners uit de industrie aan verschillende concepten voor het repareren, opknappen en hergebruiken van elektromotoren (Reuse/Repair/Remanufacturing). Daarnaast werken ze aan nieuwe ontwerpen voor de circulaire economie.

Waardevolle grondstoffen

Gebruikte elektromotoren bevatten waardevolle grondstoffen zoals koper en zeldzame aardmetalen zoals neodymium, waar China een quasi-monopolie op heeft. Met de huidige recyclingmethoden is terugwinnen van deze grondstoffen niet mogelijk. Bovendien hebben de gebruikte grondstoffen een grotere CO2-footprint ten opzicht van een verbrandingsmotor. Daarom is het cruciaal om de gebruiksfase van deze motoren te verlengen.

Waardebehoud

“Innovatieve strategieën voor waardebehoud bieden een aanzienlijk potentieel voor emissiereductie in termen van duurzaamheid,” zegt Julian Große Erdmann. Hij is wetenschapper aan het Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA in Bayreuth. In het REASSERT-project werken onderzoekers samen met partners aan de ontwikkeling van innovatieve methoden voor het opknappen en opnieuw gebruiken van elektromotoren in voertuigen. Partners zijn onder meer Schaeffler (consortiumleider), het Karlsruhe Institute of Technology, BRIGHT Testing GmbH, iFAKT GmbH en Riebesam GmbH & Co. KG.

Circulaire economie

Meer specifiek richten de partijen zich op de strategieën voor waardebehoud via hergebruik, reparatie, herfabricage (Reuse/Repair/Remanufacturing) en recycling van grondstoffen. Dit zijn sleutelelementen voor een circulaire economie. De projectpartners definiëren Reuse als het opnieuw aanwenden van de hele motor voor secundair gebruik. Onder Repair verstaan ze het vervangen van defecte onderdelen en assemblages. Bij Remanufacturing worden alle onderdelen gedemonteerd, schoongemaakt, gereviseerd en opnieuw gemonteerd. “Met deze strategieën zijn er minder grondstoffen zoals zeldzame aardmetalen en koper nodig, misschien alleen voor reserveonderdelen,” legt de onderzoeker uit.

Referentiemotoren

Voor het recyclen van grondstoffen zijn de projectpartners van plan om de motor uit elkaar te halen en de afzonderlijke materialen te sorteren voordat ze worden versnipperd. De projectpartners gebruiken referentiemotoren uit de personenautosector om te analyseren en te selecteren welke strategieën voor waardebehoud gebruikt moeten worden in een bepaalde toepassing.

Van inspectie tot testfase

Het project omvat het opzetten van een compleet proces, waarvan elke stap zijn eigen demonstrator en testopstelling heeft. Van inkomende inspectie voor de classificatie van de motor tot demontage, demagnetisatie, reiniging, diagnose van onderdelen en herfabricage, helemaal tot aan het opnieuw monteren en het testen aan het einde van de productielijn, waarbij de functionaliteit van de motor wordt beoordeeld. “Tijdens dit proces kan bijvoorbeeld een motorbehuizing met lichte slijtage worden geclassificeerd voor hergebruik en, indien nodig, opnieuw worden gereviseerd met behulp van machinale bewerkingsprocessen om de functionaliteit te garanderen.

Niet-destructieve demontagemethoden

Afhankelijk van de gekozen strategie zijn er verschillende processtappen en -ketens bij betrokken. “Dus de inspanning om de elektromotor klaar te stomen voor een tweede leven, kan variëren,” legt de ingenieur uit. Een voorbeeld van een van de uitdagingen is het demonteren en hergebruiken van de magnetische materialen van motoren. “Een rotor met permanente magneten is moeilijk te demonteren. Zelfs in een handmatig demontageproces. Dit komt door de coating en de hechting van de magneten. Het doel is om niet-destructieve demontagemethoden te ontwikkelen.”

AI-beslissingstool

Een AI-tool is ontwikkeld als onderdeel van het project. Het helpt bij het selecteren van de beste strategie voor waardebehoud voor een bepaalde toepassing. De tool heeft toegang tot de product- en procesgegevens van de elektromotor, die zijn opgeslagen in een digital twin.

Prototype

De in het project verzamelde kennis is bedoeld om te worden gebruikt voor het ontwerp van nieuwe elektromotoren. Het doel is om een prototype motor voor de circulaire economie te ontwikkelen die gemakkelijk kan worden gedemonteerd en waarop de genoemde strategieën voor waardebehoud moeiteloos zijn toe te passen.

Bron: Fraunhofer. Openingsfoto: Het REASSERT-project heeft als doel een prototype elektromotor voor de circulaire economie te ontwikkelen. (foto: Schaeffler)

Lees ook: Bijna een op de zes nieuw geregistreerde voertuigen in EU is elektrisch